بررسی اثر مگنوس اطراف استوانه های چرخان

یکی از روش های پژوهش مدلسازی و بررسی فرایند های فیزیکی و پدیده های مختلف می باشد. به این ترتیب رفتار فیزیکی تجهیزات و پدیده های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته و راهکارهای ویژه ای برای افزایش بازده آن ها ارائه می گردد. از جمله تجهیزات مهم در بخش انرژی، توربین های باد و تجهیزات دوار می باشند. برای افزایش بازده این تجهیزات، لازم است توانایی چرخش و در مورد توربین های باد معلق در هوا توانایی صعود، که در نتیجه افزایش اثر مگنوس بوجود می آید، افزایش یابد. در پژوهش های گذشته، جریان اطراف استوانه های بدون پره در کارهای آزمایشگاهی متعدد و کارهای عددی با روش های مختلف، مورد مطالعه قرارگرفته است. در این پژوهش، جریان اطراف استوانه با اضافه کردن پره های مستطیلی و دایره ای در سه عدد رینولدز، در محدوده جریان های صنعتی، در دو حالت دو بعدی و سه بعدی با روش متوسط گیری رینولدز ناویر استوکس در جریان ناپایا، مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات پیوستگی و مومنتوم برای هندسه های موجود با احتساب جمله اغتشاش به دست آمد. شبکه محاسباتی برای این جریان در یک کانال مستطیلی وقتی که استوانه حول محور عمود بر جریان آزاد می چرخد، در نرم افزار گمبیت ایجاد شد. سپس معادلات حاکم با استفاده از روش عددی حجم محدود در فضای محاسباتی با استفاده از نرم افزار فلوئنت حل و نتایج مورد نظر بدست آمد. اعتبار سنجی حل عددی ضمن مقایسه با نتایج آزمایشگاهی و عددی دیگر محقق گردید. به منظور بررسی اثر پارامترهای مختلف بر الگوی جریان در برنامه به دست آمده، مدل جریان با هندسه های مختلف به صورت منظم اجرا و مقادیر عددی در جداول ارایه شده تا خواننده بتواند به راحتی نتایج خروجی را مشاهده و مقایسه نماید. برای مثال ضرایب ایرودینامیکی بر حسب اعداد رینولدز مورد بررسی و تعداد پره ها در جداول بدست آمده است. همچنین موقعیت نقاط جدایی جریان و نقطه سکون، که با اضافه نمودن پره ها نسبت به حالت بدون پره، تغییرات زیادی داشته است را می توانیم در جداول مربوطه مشاهده کنیم. یکی از نتایج مهم بدست آمده، انتخاب بهترین هندسه با عدد رینولدز مربوطه، با استفاده از پارامتر بازده ایرودینامیکی است، تا بتوان بهترین عملکرد اثر مگنوس را مشاهده نمود.