بررسی تأثیر زاویه و فاصله صفحه جداکننده بر جریان حول استوانه چرخان

تاکنون تحقیقات فراوانی در زمینه جریان حول استوانه ساکن انجام شده است. بسیاری از آن ها برای کنترل پدیده ریزش گردابه و کاهش ضریب درگ از صفحه ای افقی در پشت استوانه استفاده کرده و با تغییر فاصله، نیروی درگ بهینه را بدست آورده اند. از طرف دیگر جریان حول استوانه چرخان در نرخ های چرخش مختلف (نسبت سرعت چرخشی استوانه به سرعت جریان آزاد ?=u_?/u_? =r?/u_? ) و تأثیر آن بر مشخصات جریان از جمله ضرایب لیفت و درگ توسط دانشمندان بررسی شده است. برای اولین بار در گزارش حاضر جریان حول استوانه ساکن و چرخان با یک صفحه در پشت آن به وسیله نرم افزار دینامیک سیالاتی ansys-cfx شبیه سازی و بررسی شد. یک بار صفحه ای افقی و بار دیگر صفحه ای خمیده در فواصل گوناگون پشت استوانه قرار داده شده تا بیشترین ضریب لیفت و یا کم ترین ضریب درگ روی آن بدست آید. عدد رینولدز جریان برابر re=60,000 بوده و نرخ چرخش در بازه [0-2] تغییر می کند. با بررسی جریان مشاهده شد که با افزایش نرخ چرخش، به طور کلی ضریب لیفت در هر سه حالت استوانه تنها، استوانه با صفحه افقی و استوانه با صفحه خمیده افزایش می یابد. از طرف دیگر ضریب درگ برای استوانه تنها و استوانه با صفحه افقی سیر نزولی داشته، در حالی که برای استوانه با صفحه خمیده تغییر چندانی ندارد. سپس در ادامه تغییرات پارامترها نسبت به فاصله صفحه از انتهای استوانه نیز بررسی شد. بیشترین کاهش ضریب درگ توسط صفحه افقی پشت استوانه ساکن ایجاد شده و مقدارش نسبت به مقدار متناظر برای استوانه تنها به میزان 49% کاهش یافته است. همچنین بیشترین افزایش نیروی لیفت نیز توسط صفحه خمیده و در نرخ چرخش ?=2 به وجود آمده و مقدارش نسبت به مقدار متناظر برای استوانه تنها به اندازه 26% افزایش یافته است. بیشترین ضریب لیفت نیز در همین حالت رخ می دهد. اما کم ترین ضریب درگ را خود استوانه تنها و در نرخ چرخش ?=2 ایجاد کرده است.