بررسی تاثیر ارتفاع صفحات پیچان بر دنباله استوانه

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

3 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

10.22044/jsfm.2019.8568.2949

چکیده

در این پژوهش، بررسی تجربی برروی دنباله استوانه با صفحات پیچان در عدد رینولدز 20000Re = صورت گرفته است. روی سیلندر، تعداد 3 عدد صفحه با گام پیچش D3 و فواصل مساوی، نصب شده است. ضخامت(ارتفاع) صفحات نصب شده، نسبت به قطر سیلندر برابر با 1/0و 09/0، 07/0، 05/0H/D = می‌باشد. اثرات صفحات پیچان بر پروفیل‌های سرعت متوسط، شدت اغتشاشات، سرعت نقصانی و عدد استروهال در خط مرکزی سیلندر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش، نشان می‌دهد که استفاده از صفحات پیچان با ارتفاع‌های مختلف، تاثیرات متفاوتی بر ساختار دنباله دارد، به گونه‌ای که این بررسی را می‌توان در دو محدوده نزدیک به مدل (x≤D) و دور از مدل (x>D) در نظر گرفت. نتایج، بیانگر آن است که در ناحیه نزدیک مدل، استفاده از صفحات با ضخامت بیشتر، سبب بهبود دنباله و کاهش نقصان سرعت می‌گردد، در حالی که در نواحی دور از مدل، استفاده از صفحه با ارتفاع 07/0H/D = سبب بهبود تا 35‌% در کاهش میزان نقصان سرعت می‌شود، همچنین استفاده از صفحات پیچان، سبب 14‌% کاهش در مقدار حداکثر اغتشاشات در دنباله استوانه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


[1] Ardekani M (2006) Hot-Wire Anemometer. K. N. Toosi university Press. (in persian)

[2] Bak Khoshnevis A, Pedram M (2011) Experimental study of wake characteristics on an asymmetric airfoil using tripping wires. Journal of Mechanical Engineering 41(1). (in persian)

[3] Alam M, Zhou Y, Zhao JM, Flamand O, Boujard O (2010) Classification of the tripped cylinder wake and bi-stable phenomenon. Int J Heat Fluid Flow 31: 545-560.

[4] Ekmekci A, Rockwell D (2011) Control of         flow past a circular cylinder via a spanwise surface wire: Effect of the wire scale. Exp Fluids 51: 753-769.

[5] Araújo TB, Sicot C, Borée J, Martinuzzi RJ     (2012) Influence of obstacle aspect ratio on    tripped cylinder wakes. Int J Heat Fluid Flow 35: 109-118.

[6] Bak Khoshnevis A, Nazari S, Ezadi Yazdi MJ (2017) Experimental investigation of wake on an elliptic cylinder in the presence of tripping wire. Journal of Solid and Fluid Mechanics 7: 149-163. (in persian)

 [7] Aydin TB, Joshi A, Ekmekci A (2014) Critical effects of a spanwise surface wire on flow past a circular cylinder and the significance of the wire size and Reynolds number. J Fluids Struct 51: 132-147.

[8] Shimada T, Hara H, Ishizaki H (1984) The efficiency of helical strakes for the suppression of vortex excited oscillation of steel stracks. Eng Struct 3-16.

[9] Bak Khoshnevis A, Foroozesh F, Pedram M, Vahidi M (2012) Experimental investigation on drag coefficient reduction due to tripping wire on cylinder. Journal of Mechanical Engineering 2(2): 81-90. (In Persian)

 [10] Bak Khoshnevis A, Karami M (2017) An experimental and comparative investigation of the effect of turbulence wire tripping on the wake characteristics of an asymmetric airfoil with circular cylinder. Journal of Mechanical Engineering 46(4): 83-92. (in persian)

[11] Eshaghi Gorji M, Bak Khoshnevis A, Gholiepour Asrami E, Vahidi M (2012) Experimental investigation of air flow velocity profiles effects on the wires and cables of power transmission lines and supporting devices. Journal of Solid and Fluid Mechanics 2(1): 83-97. (in persian)

[12] Zhou T, Razali SFM, Hao Z, Cheng L (2011)     On the study of vortex-induced vibration of a cylinder with helical strakes. J Fluids Struct 27: 903-917.

[13] Kleissl K, Georgakis CT (2012) Comparison of the aerodynamics of bridge cables with helical fillets and a pattern-indented surface. J Wind Eng Ind Aerodyn 104-106: 166-175.

[14] Huang S, Sworn A (2013) Hydrodynamic coefficients of two fixed circular cylinders        fitted with helical strakes at various staggered      and tandem arrangements. Appl Ocean Res 43: 21-26.

[15] Ekmekci, A (2014) Circular cylinders fitted with small-scale straight and helical wires: A comparative study on the wire-induced critical effects. Exp Therm Fluid Sci 53: 179-189.

[16] Xu WH, Luan YS, Liu LQ, Wu YX (2017) Influences of the helical strake cross-section     shape on vortex-induced vibrations suppression for a long flexible cylinder. China Ocean Eng 31: 438-446.

[17] Chen D, Abbas LK, Wang G, Rui X, Lu W (2018) Suppression of vortex-induced vibration features of a flexible riser by adding helical strakes. J Hydrodyn 31(2).

[18] Quen Kee L, Abu A, Kato N, Muhamad P, Ken L (2018) Performance of two- and three-start helical strakes in suppressing the vortex-induced vibration of a low mass ratio fl exible cylinder. Ocean Eng 166: 253-261.

[19] Constantinides Y, Okley O (2006) Numerical prediction of bare and straked cylinder VIV. in 25th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering 1-9.

[20] Motameni B (2011) Two circular cylinders in turbulent crossflow. University of Windsor.

[21] Schlichting H, Kestin J (2000) Boudary-layer theory. 7th edn. McGraw-Hill, New York.

[22] Ezadi-yazdi M, Khoshnevis AB (2018) Experimental study of the flow across an elliptic cylinder at subcritical Reynolds number. Eur Phys J Plus 1-12.

[23] Ardekani MA (2009) Hot-wire calibration using vortex shedding. Measurement 42: 722-729.

[24] Hover FS, Tvedt H, Triantafyllou MS (2001) Vortex-induced vibrations of a cylinder with tripping wires. J Fluid Mech 448.

[25] Van Dam CP (1936) Recent experience with different methods of drag prediction. 35: 376-421.

[26] Goldstein S (1936) A note on the measurement of total head and static pressure in a turbulent stream. in proceedings of the royal society of london. Series A, Mathematical and Physical Sciences 570-575.

[27] Xu W, Yu Y, Wang E, Zhou L (2018) Flow-induced vibration (FIV) suppression of two tandem long fl exible cylinders attached with helical strakes. Ocean Eng 169: 49-69.