مطالعه تجربی جریان حول سازه سه بعدی با مقطع مربعی تحت زوایای حمله مختلف

با توجه به اهمیت زیاد اجسام جریان بند در صنایع و مهندسی، تحقیقات گسترده ای روی جریان اطراف این اجسام با هندسه های مختلف صورت گرفته است. در مقیاس های کوچک، جریان خنک کننده هوا روی قطعات برد الکتریکی و در مقیاس های بزرگتر جریان باد اطراف ساختمان های بلند، برج ها و دودکش ها، جریان سیال حول برجک زیردریایی و جریان هوا اطراف بال های هواپیما، نمونه های جریان اطراف اینگونه اجسام است. این پژوهش به بررسی رفتار کلی جریان عبوری از یک سازه سه بعدی با مقطع مربعی تحت زاویه متصل به کف، در تونل باد مدار باز به صورت تجربی می پردازد. در این راستا بررسی تغییرات دنباله پشت مدل، با استفاده از سیم داغ در تونل باد مدار باز و مطالعه تغییرات الگوی جریان اطراف مدل با استفاده از نتایج سایر محققین از جمله مرئی سازی در تونل دود انجام گرفت. ضرایب فشار روی سطح سیلندر نیز اندازه گیری شد. سرعت متوسط و شدت آشفتگی در عدد رینولدز 20000 و در 8 زاویه حمله مختلف بررسی و مقایسه شد. فرکانس ریزش گردابه در پایین دست مدل در اعداد رینولدز متفاوت و زوایای گوناگون مطالعه گردید. کمیت هایی مثل نرخ استهلاک انرژی و مقیاس طولی کولموگروف به صورت تجربی محاسبه شد. نتایج این مطالعه نشان داد که، دستگاه جریان سنج سیم داغ برای مطالعه کیفی و کمی جریان اطراف سیلندرها و نیز تحلیل فرکانسی مناسب می باشد. اثرات حضور سیلندر در بالادست آن بسیار کمتر از وجوه کناری، پشت و سقف آن به دست آمد. افزایش زاویه حمله، افزایش طول ناحیه ویک را در پی داشت. تحلیل فرکانسی نتایج این تحقیق نشان داد، مقادیر عدد استروهال در زوایای حمله مختلف برای سیلندر سه بعدی این تحقیق کمتر از مقادیر به دست امده توسط دیگر محققین در سیلندر بلند (دوبعدی) است. مقایسه نتایج سیلندر دوبعدی و سه بعدی نشان داد که در هر دو حالت زاویه 15 درجه زاویه بحرانی تلقی می شود که عدد استروهال ماکزیمم است. مقایسه شدت توربولانس و مقدار نرخ استهلاک انرژی نشان داد که یک رابطه مستقیم بین آنها وجود دارد.