نام پژوهشگر: محمد سعید سیف
وحید تمیمی مصطفی زین الدینی
هنگامی که سیال از یک جسم غیر خط جریانی عبور مینماید، میدان فشار در جریان نیز دستخوش تغییر میگردد. گرادیان فشار در نزدیکی لبه پایین دست جسم به گونهای است که لایه مرزی از سطح جسم جدا میگردد. با حرکت این لایه برشی در دنباله جسم، ذرات داخلی لایه سیال آرامتر از ذرات بیرونی حرکت نموده و سبب پیچ خوردن لایه برشی و تشکیل گردابه میگردند. تولید متناوب گردابهها سبب اعمال یک فشار نوسانی بر جسم گردیده که می تواند موجب ارتعاش آن گردد. در صورت چشم پوشی از این پدیده که با عنوان پدیده ارتعاشات ناشی از گردابه شناخته میشود، فجایع جبران ناپذیری به وقوع میپیوندند. نمونهای از این فجایع را میتوان در خرابی پل دره tacoma در نیویورک (1940)، خرابی 3 برج نیروگاه ferrybridge در انگلستان (1968) در اثر باد های پر سرعت و خارج شدن پنجرههای برج john hancock در بوستون (1960) جستجو نمود. در این پایاننامه به مطالعه عددی و آزمایشگاهی پدیده تولید گردابه ، ارتعاشات ناشی از گردابه و ارتعاشات ناشی از سایه در استوانهها (با مقطع دایرهای) پرداخته شده است. استوانههای مورد بررسی شامل دو نوع استوانه با مقطع یکنواخت و مخروطی میباشد. در بررسیهای عددی تنها به بررسی دو پدیده تولید گردابه (در حالت استوانه یکنواخت و مخروطی ثابت) و ارتعاشات ناشی از گردابه (در حالت استوانه ارتجاعی) پرداخته شده است. مطالعات آزمایشگاهی نیز پدیدههای ارتعاشات ناشی از گردابه (استوانه یکنواخت و مخروطی ارتجاعی تکی) و ارتعاشات ناشی از سایه (دو استوانه یکنواخت و مخروطی با آرایش پشت هم) را شامل میگردد. در بررسی استوانههای مخروطی و یکنواخت با آرایش پشت هم، استوانه بالا دست ثابت و استوانه پایین دست انعطافپذیر در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج شبیهسازی سه بعدی پدیده تولید گردابه در استوانههای یکنواخت و مخروطی در برابر سایر دادههای آزمایشگاهی و عددی مبین دقت قابل قبول مدل در شبیهسازی این پدیده میباشد. پیوند دو مدول سازهای و سیالاتی جهت شبیهسازی پدیده ارتعاشات ناشی از گردابه در حالت دو بعدی و سه بعدی با موفقیت به انجام رسیده و نتایج آنها انطباق نسبتاً خوبی با نتایج شبیهسازیهای عددی سایر محقین و دادههای آزمایشگاهی بدست آمده در مطالعات فعلی، نشان میدهد. دقت اندازهگیریها در آزمایشها انجام شده بر روی استوانههای یکنواخت درحالت تکی و پشت هم با مقایسه آنها در برابر سایر دادههای آزمایشگاهی تایید گردیده است. تغییرات جابجایی (در راستای جریان و عمود بر جهت جریان) و فرکانس ارتعاشات در برابر سرعت کاهش یافته برای استوانههای یکنواخت ومخروطی استخراج و با یکدیگر مقایسه گردیدهاند. همچنین در هر مورد ضرایب نیروهای برآیی و پسایی با استفاده از معادله دینامیکی حرکت سازه تعیین گردیده است. در انتها نتایج بدست آمده از آزمایشهای محدود نمایانسازی گردابهها ارائه گردیده است.