شبیه سازی عددی ارتعاش ناشی از جریان بر روی دو سیلندر استوانه ای نوسانی با روش گردابه تصادفی-المان مرزی

در این تحقیق ویرایش نوینی از روش تلفیقی موسوم به گردابه تصادفی- المان مرزی حول دو سیلندر استوانه ای در چیدمان پشت سر هم و عرضی در رژیم های آرام و آشفته معرفی و بکار برده می شود که می تواند جریانهای لزج را در حالت گذرا و در اعداد رینولدز متوسط به بالا در اطراف یا درون هندسه های پیچیده شبیه سازی نماید. در این روش، میدان چرخشی به تعدادی گردابه عددی منفصل می شود و تغییرات این میدان چرخشی در هندسه مورد نظر، با تعقیب این ذرات در دیدگاه لاگرانژی تحت اثر دو مکانیزم جابجایی و نفوذ در هر گام زمانی قابل بیان می باشد. به منظور ارضاء شرط مرزی سرعت صفر روی جدار هندسه، بجای استفاده از روش تصاویر گردابه، از روش المان مرزی استفاده می-شود. همچنین ارضاء شرط سرعت مماس بر مرز جسم از طریق خلق گردابه بر روی مرز جسم امکان پذیر می باشد. از مزایای روش تلفیقی گردابه تصادفی–المان مرزی میتوان به حل لحظه ای در محدوده جریان متلاطم بدون استفاده از هیچگونه مدل کمکی اشاره نمود. با توجه به لاگرانژی بودن روش محاسباتی، سازگاری بسیار خوبی بین نتایج حاصل و مکانیزم واقعی حاکم بر جریان به چشم می خورد. این شبیه سازی ها در اعداد رینولدز متفاوت و فواصل مختلف بین دو سیلندر برای (الف) دو سیلندر ساکن و (ب) یک سیلندر ساکن با سیلندر پایین دست متحرک صورت گرفته است. هدف از این مطالعه، بررسی رفتار جریان و بدست آوردن نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر سیلندرهای بالادست و پایین دست جریان و مقایسه آنها با نتایج تجربی و عددی دیگر می باشد. جهت بررسی درستی روش، شبیه سازی جریان حول تک سیلندر استوانه ای ساکن و متحرک ارائه شده است. با محاسبه عددی و رسم نمودار ضرایب برا و پسا و خطوط جریان مشاهده می شود که برای دو سیلندر ساکن تغییر فاصله و عدد رینولدز تاثیر چشمگیری بر مشخصه های جریان حول دو سیلندر دارد. از طرفی، با تغییر عدد رینولدز یا به عبارت سرعت کاهش یافته برای حالتی که سیلندر پایین دست متحرک است، دامنه نوسان و پاسخ دینامیکی این سیلندر تغییر می کند. در اینجا نتایج حاصل از شبیه سازی به صورت لحظه ای محاسبه می شود و پس از برقراری پایداری نسبی جریان سیال، با استفاده از مقادیر متوسط گیری شده، شاخص هایی مانند ضرایب پسآ و برآ ، عدد استروهال و ... محاسبه می شود. نتایج حاصل با دقت بسیار خوب در محدوده اندازه گیری های آزمایشگاهی یا نتایج سایر محققان قرار می گیرد.