جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه
تکرار جستجوی کلیدواژه square cylinder در نشریات گروه فنی و مهندسی
square cylinder
در نشریات گروه مکانیک-
The vortex shedding from a bluff body can provoke structural vibrations known as flow-induced vibrations (FIV), which characterize an intrinsic phenomenon in the design of cylindrical structures. There are numerous passive and active methods to suppress FIV, among which suction and/or blowing on a cylinder surface is one of the most common approaches. In this work, different configurations of simultaneous suction and blowing are considered at two different Reynolds numbers corresponding to the galloping and frequency synchronization ranges. The parameters studied include the number of slots for suction and blowing, their length, and the velocity of the sucked and blown flow. The design of experiments method (DOE) is used to find the required simulation elements. The simulation results show that the dominant parameter in the reduction of galloping and vortex-induced oscillations and mass flow rate is the flow velocity in the areas of blowing and sucking. In addition, regression analysis is used to derive a relationship between various influencing parameters and performance parameters.
Keywords: Flow-Induced Vibration, Vortex-Induced Vibration, Galloping, Lock-In, Fluid-Solid Interaction (FSI), Suction, Blowing, Square Cylinder -
This work numerically investigates the effects of combined rotational and transverse oscillations of a square cylinder on the flow field and force coefficients. The primary non-dimensional parameters that were varied are frequency ratio fR (0.5, 0.8), Re (50-200), phase difference (ϕ) between the motions and rotational amplitude (θ0) with the influence of the last three parameters being discussed in detail. The amplitude of transverse oscillations is fixed at 0.2D, where D is the cylinder width. The study has been validated using the mean drag coefficient for stationary and transversely oscillating square cylinders from literature. Output data was obtained in the form of force coefficient (Cd), vorticity and pressure contours. The governing equations for the 2- dimensional model were solved from an inertial frame of reference (overset meshing) using finite volume method. The interplay between the convective field and prescribed motion has been used to explain many of the results obtained. The relative dominance of cylinder motion over the flow stream was determined using Discrete Fast Fourier Transform. The influence of Re on Cd disappears when the motions are completely out of phase (ϕ = π). In general, the Cd for low Re flows exhibited low sensitivity to change in other parameters. Direct correlation has been observed between frontal area, vortex patterns and drag coefficient,
Keywords: Bluff body flow, Prescribed motion, Combined oscillations, Vortex shedding, Square cylinder, Two-dimensional laminar flow -
نوشتار حاضر به بررسی عددی اثر اعمال اسپلیتر واقع در ناحیه ی دنباله یک سیلندر مربعی بر کنترل جریان و کاهش نویز آیرودینامیکی می پردازد. بدین منظور سیلندری با مقطع مربعی با ضلع D=10mm و اسپلیترهایی با ضخامت ثابت 2 میلی متر و طول های مختلف .
کلید واژگان: شبیه سازی عددی جریان، سیلندر مربعی، نویز آیرودینامیکی، صفحه ی اسپلیترIn this article, a numerical study of the effect of splitter plates located on the wake zone of a square cylinder on vortex formation control and aerodynamic noise reduction is presented. The flow is assumed to be unsteady and is simulated using the URANS equations and applying the turbulence model $K-omega-SST$. Aerodynamic noise calculations are carried out by the use of lighthill analogy. For this purpose, a cylinder with a square cross-section (D = 10 mm) has been used and splitters are assumed to have a constant thickness of 2 mm with different lengths. In order to verify the numerical results, the sound pressure level obtained in different situations is compared with the experimental results, and good agreement is observed. The significant reduction of the level of sound pressure of 15% and the reduction of fluctuations with the increase of the Wake area, as well as the reduction of aerodynamic forces by applying splitter, are the results of this study. By applying a splitter with a length equal to the cylinder side, the difference in forward and backward pressure of the intermediate pressure decreases by about 40%, which results in a decrease of about 16% in the averaged drag. In this case, the Reynolds stress is reduced by about 60% as well as the pressure fluctuations by about 50%. The observation of the structure of the flow indicates that the splitter application is prevented from moving the fluid into the inner surface of the shear layers detached by the downstream splitter. The observation of the structure of the flow indicates that the splitter application is prevented from moving the fluid into the inner surface of the shear layers detached by the downstream spinner. Investigating the details of the unsteady flow structure shows that fluctuations in flow and aerodynamic forces have been reduced due to a longitudinal increase in the wake zone.
Keywords: Numerical flow simulation, square cylinder, aerodynamic noise, splitter plate -
در مطالعه حاضر، مساله جریان سیال غیرنیوتنی با لزجت تابع دما از روی یک سیلندر مربعی غیرهم دما بررسی شده است. مدل سیال کاریو-یاسودا برای شبیه سازی خواص غیرنیوتنی سیال بکار گرفته شده است. از روش شبکه بولتزمن غیرنیوتنی، با ویژگی محاسبات محلی، برای شبیه سازی عددی معادلات مومنتوم و انرژی بهره گرفته شده است. تحلیل شبکه و صحت سنجی نتایج با موفقیت انجام پذیرفته است. شبیه سازی ها برای محدوده وسیعی از پارامترهای مساله شامل عدد رینولدز 50> Re >10، شاخص غیرنیوتنی 1> n >3/0 و شاخص باریک شوندگی دمایی5/0> b >0 انجام شده است. شبیه سازی ها نشان می دهند که روش پیشنهادی به خوبی می تواند خواص تابع نرخ برش و دما را در جریان سیال غیرنیوتنی کاریو-یاسودا پیش بینی نماید. نتایج نشان می دهند که با افزایش شاخص باریک شوندگی دمایی، ضریب پسا و عدد ناسلت متوسط به ترتیب کاهش و افزایش خواهند یافت.کلید واژگان: سیال غیرنیوتنی، مدل کاریو-یاسودا، روش شبکه بولتزمن، مانع مربعیIn the present study, the non-Newtonian fluid flow with the temperature-dependent viscosity over a non-isothermal square cylinder is investigated. Carreau-Yasuda model is utilized to simulate the non-Newtonian properties of the fluid. Non-Newtonian Lattice Boltzmann method, with local computing features, is used to numerical simulate of momentum and energy equations. Grid analysis and validation of results have been successfully completed. Simulations are accomplished for a wide range of parameters including Reynolds number 10< Re < 50, Non-Newtonian index 0.3< n <1, and temperature-thinning index 0< b < 0.5. Simulations show that the proposed method is able to predict the shear- and temperature-dependent properties of Carreau-Yasuda non-Newtonian fluid flow. The results show that increasing of temperature-thinning index leads to reduction and increment of the drag coefficient and Nusselt number, respectively.Keywords: Lattice Boltzmann Method, Non-Newtonian Fluid, Carreau-Yasuda, Square Cylinder
-
Turbulent uniform flows past a two-dimensional square cylinder are investigated numerically. By varying the turbulence intensity and turbulence length scale of the approaching flow, the flow effect of the cylinder are compared to that in a laminar approaching-flow case. In addition, the variations of drag and lift coefficients with respect to the changes of turbulence intensity and turbulence length scale are analyzed on a systematic basis. In the large eddy simulations, the approaching-flow turbulence is generated by a spectral method according to Kármán spectrum. Two levels of turbulence intensities (5% and 10%) and three turbulence length scales (0.25, 0.50 and 1.0 times of the cylinder width) are selected in the study to examine the effect on the cylinder. Results show that the Strouhal number remains almost unchanged when the uniform approaching-flow changes from a laminar state to a turbulent one. The approaching-flow turbulence has noticeable effect in promoting the resulting drag and lift fluctuations. However, its effect on the mean drag appears negligible. In contrast, an increase of the approaching-flow turbulence length scale leads to mild increases of the mean and root-mean-square values of drag. On the other hand, the resulting lift fluctuation is insensitive to the change of the turbulence length scale.Keywords: Turbulent approaching flow, Square cylinder, Large eddy simulation
-
در مطالعه حاضر، مشخصات آیروآکوستیکی جریان حول یک سیلندر مربعی متصل به کف با ارتفاع محدود در زوایای حمله مختلف بررسی شده است. نسبت منظری مدل مورد بررسی برابر 7 بوده و ضخامت لایه مرزی در محل نصب مدلδ⁄D=4.27 است. آزمایش ها در تونل باد آیرودینامیکی اصلاح شده آکوستیکی انجام گرفتند. هدف اصلی این مطالعه برقراری ارتباط بین میدان های جریان و اکوستیک حول سیلندر مذکور است. نویز ناشی از جریان با استفاده از یک میکروفون اندازه گیری و با جریان سنج سیم داغ به مشخصات جریان ارتباط داده شده است. مشخصات نویز متشر شده بر حسب فرکانس و اندازه بررسی گردیده است. نتایج نشان می دهد که در طیف فشار دوردست برای جریان حول سیلندر مورد بررسی، یک قله در فرکانسی برابر با فرکانس ریزش گردابه (اندازه گیری شده با جریان سنج سیم داغ) دیده می شود. یعنی عامل مهم در انتشار صدا از چنین هندسه هایی پدیده ریزش گردابه است. عدد استروهال به دست آمده برای سرعت سنج سیم داغ و میکروفون برای جریان حول سیلندر با زاویه حمله صفر درجه تقریبا برابر با 0.11 به دست آمد که با مطالعات قبلی سازگاری داشت. ضمنا بیشترین فرکانس ریزش گردابه در سرعت های مختلف مربوط به زاویه حمله 15 درجه به دست آمد. هم چنین مشخص گردید سطح فشار صوتی با افزایش سرعت جریان سطح نویز آیرودینامیکی منتشر شده از سیلندر افزایش می یابد. سطح فشار صوتی کلی در محدوده سرعت بالادست 5-15 m/s در محدوده 84.2-110.95 dB تغییر نمود. زاویه حمله، در مقایسه با سرعت بالادست اثر کمتری بر سطح کلی نویز منتشر شده دارد.کلید واژگان: سیلندر مربعی، نویز آیرودینامیکی، میکروفون، عدد استروهال، ریزش گردابهIn the present research aeroacoustic characteristics of flow over a finite height wall mounted square cylinder at different angles of attack is investigated. The aspect ratio of the model and the boundary layer thickness were 7 and δ⁄D=4.27, respectively. The experiments were done in a acoustically improved aerodynamic wind tunnel. The purpose of this study is to identify correlation between the fluid and the acoustic fields. The flow-induced noise was measured using single microphone. The measured noise is related to aerodynamic characteristics of the flow using a single hot wire. The flow-induced noise of the cylinder is characterized in terms of frequency and magnitude. A sharp pick was observed in the far-field pressure at the vortex shedding frequency in which measured with hot wire anemometer. So, one could be concluded that vortex shedding is a source of aerodynamic noise generation. The strouhal number obtained from two devices was almost equal to 0.11 that is in agreement with previous studies. Also, maximum vortex shedding frequency was measured for α=15°. It is observed that sound pressure level is increased with increasing upstream velocity. The overall sound pressure level ranged between 84.2 and 110.95 (dB) for upstream velocities in the range of 5-15 (m/s). The angle of attack has no important effect on overall sound pressure level.Keywords: Square cylinder, Aeroacoustic Noise, Microphone, Strouhal number, Vortex Shedding
-
در پژوهش حاضر، جریان آشفته هوا بر روی سیلندر مربعی سه بعدی به روش عددی با استفاده از دو مدل اغتشاشی انتقال تنش برشی κ-ω و رهیافت گردابه های بزرگ در سه عدد رینولدز 5000، 46000 و 69000 شبیه سازی شده است. سطح فشار صوت در دوردست آکوستیکی و بر روی سطح سیلندر مربعی در شش زاویه حمله مختلف محاسبه شده است. با مقایسه نتایج حل عددی حاضر با نتایج تجربی موجود صحت نتایج و اعتبار سنجی انجام شده است. همچنین نتایج عددی حاضر با نتایج عددی انجام شده دیگر مورد مقایسه قرار گرفته است. مشخص گردید که نتایج حل جریان و سطح فشار صوت مطابقت قابل قبولی با نتایج تجربی و عددی دیگران دارند. نوسانات نیروی برآ، پسا و آشفتگی جریان از عوامل تاثیر گذار بر سطح فشار صوت هستند. در زاویه حمله 13 درجه کمترین سطح فشار صوت، ضریب درگ، ضریب نوسانات نیروی برآ و کمینه شدن ضریب برآ اتفاق افتاده است. با مقایسه نتایج عددی دو مدل اغتشاشی انتقال تنش برشی κ-ω و رهیافت گردابه های بزرگ محاسن و معایب هر روش بررسی شده است. هر دو مدل اغتشاشی نتایج را با اختلاف قابل قبولی پیش بینی کرده اند.کلید واژگان: سیلندر مربعی، آشفتگی، سطح فشار صوت، مدل انتقال تنش برشی κ، ωIn current study turbulent flow around a 3D square cylinder is modeled using large eddy simulation and shear stress k-ω turbulence modeling for three values of Reynolds numbers 5000, 46000 and 69000. The flow and sound field simulations are conducted by using fluent commercial software. Sound pressure level in the acoustical far field and on the surface of the square cylinder at incidence are evaluated for six angles of attack. Flow induced sound at far field is predicted by employing FWH analogy while sound pressure level over the surface model is directly estimated by measuring the unsteady surface pressures. The results of the present study showed good agreement with the available experimental results. The fluctuating lift and drag forces acting on the square rod and flow turbulence are the main sources of the acoustic field generation. It is noticed that the minimum of drag coefficient, mean and root mean squared (rms) value of lift coefficient, and sound pressure level in acoustical far field occurred at 13 angle of attack. The maximum Strouhal number occurred at 13o angle of attack. The Strouhal number for all angles of attack is noticed to be independent of the flow Reynolds number. Both turbulence models considered in this study predict the acoustic and flow features within an acceptable accuracy.Keywords: Square cylinder, turbulence, sound pressure level, ?-? SST
-
در این مطالعه، ساختار جریان پشت سیلندر مربعی سه بعدی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. جهت استخراج مشخصات فیزیکی ساختار جریان در عدد رینولدز 104 از یک کاوشگر پنج حفره استفاده شده و توزیع سرعت متوسط، فشار کل، فشار استاتیک، خطوط جریان و ورتیسیته ارائه شده اند. برای کالیبراسیون کاوشگر پنج حفره به جای استفاده از روش های مرسوم کالیبراسیون، سیستم های شبکه عصبی و به طور مشخص تابع اساسی شعاعی به کار گرفته شده اند. با معرفی تعدادی از معیار های آماری و با مقایسه روش مطالعه حاضر با روش درون یابی خطی و روش انطباق منحنی چند جمله ای از مرتبه پنج، مشخص گردید تابع اساسی شعاعی دارای دقت مناسب و خطای کم تری در کالیبراسیون کاوشگر پنج حفره است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که گردابه های نوک و پایه سیلندر با افزایش فاصله از سیلندر ضعیف تر می گردند. افزایش اندازه ناحیه دنباله در صفحات عرضی در نزدیکی انتهای آزاد سیلندر کمترین مقدار خود و در قسمت میانی بیشترین مقدار خود را داراست. هم چنین به اثر تغییر شکل انتهای آزاد سیلندر مربعی بر میدان فشار کل پشت سیلندر و بردار های سرعت در صفحات مختلف پرداخته شده است. ملاحظه شده است که در سیلندر مربعی با انتهای آزاد نیم بیضوی، ارتفاع و پهنای ناحیه دنباله به طور قابل توجهی نسبت به سیلندر سه بعدی با انتهای تخت کاهش می یابد. نتایج به خوبی اثر لایه برشی جدا شده از انتهای آزاد سیلندر را بر مشخصات فیزیکی جریان نشان می دهند.کلید واژگان: سیلندر، کاوشگر پنج حفره، گردابه، شبکه عصبی، انتهای آزادIn the present study, wake structure downstream a 3D square cylinder is experimentally investigated. The contours of mean velocity, total pressure, static pressure and vorticity are presented for the wake region. Five-hole probe is used for extracting the required wake properties and determining the flow structure. A novel neural network method is used for calibrating the five hole prob. The calibration map obtained by this method is compared with the conventional linear and 5th order polynomial surface fit algorithms. Based on the statistical parameters of calibration data, it is shown the neural network algorithm is more accurate and works faster than the other methods. Experimental results showed that with increasing the distance from the cylinder, tip and base vortices are weakened, the height of wake region decreases while its width increases simultaneously. The effects of free end shear layer on the flow structure are clarified in the results. Downwash flow from free end of cylinder and upwash flow from the bottom wall decrease the width of the wake region near top and bottom of cylinder in comparison with the mid-height region. The effect of free end shape of a finite square cylinder is also investigated. The shear layer separated from the free end plays an important role.Keywords: Square cylinder, Five-hole probe, neural network, Vortex, free end
-
پارامترهای جریان و سطح فشار صوت در دوردست آکوستیکی و برروی سطح یک سیلندر مربعی در شش زاویه حمله مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. حل عددی با نرم افزار تجاری فلوئنت و با استفاده از مدل اغتشاشی رهیافت گردابه های بزرگ شبیه سازی شده است. از مقایسه نتایج حل عددی با نتایج تجربی موجود، مشخص گردید که نتایج حل جریان و سطح فشار صوت مطابقت قابل قبولی با نتایج تجربی دارند. کمترین مقدار ضرایب متوسط نیروهای برآ و پسا و مجذور میانگین مربعات نیروی برآ در محدوده زاویه حمله 13 درجه روی داده و نیز کمترین مقدار سطح فشار صوت در دوردست آکوستیکی نیز در این محدوده واقع شده است که متاثر از حداقل شدن نوسانات نیروی برآ و پسا است. میدان آکوستیکی تولید شده ناشی از نوسانات نیروی برآی وارد بر سیلندر می باشد.کلید واژگان: سیلندر مربعی، سطح فشار صوت، آشفتگی، رهیافت گردابه های بزرگFlow characteristics and sound pressure level in the acoustical far field and on the surface of a square cylinder at incidence are investigated for six angles of attacks. Flow around square cylinder is modeled using large eddy simulation method. The flow simulation is conducted using fluent commercial software. The results of the present study showed good agreement with the available experimental results. The minimum of drag coefficient, mean and root mean squared (rms) value of lift coefficient, and sound pressure level in acoustical far field occurred at 13o angle of attack which is due to the lowest values of fluctuating lift and drag forces at this angle of attack. The induced acoustic field is due to the fluctuating lift force acting on the rod.Keywords: Square cylinder, sound pressure level, turbulence, large eddy simulation
-
A quasi two-dimensional numerical study is performed to analyze the thermo-magneto-convective transport of liquid metal around a square cylinder in a square duct subjected to a strong externally imposed axial magnetic field. The channel bottom wall is considered heated while the top wall is maintained at the free stream temperature keeping the cylinder adiabatic. The Reynolds and Hartmann numbers are kept in the range 0 Re 6000 and 0 Ha 2160 . The flow dynamics in the aforementioned range of parameters reveals the existence of four different regimes out of which the first three ones are similar to the classical non-MHD 2-D cylinder wakes while the fourth one is characterized by the vortices evolved from the duct side walls due to the boundary layer separation which strongly disturbs the Kármán vortex street. The flow dynamics and heat transfer rate from the heated channel wall are observed to depend on the imposed magnetic field strength. With increasing magnetic field, the flow becomes stabilized resulting in a degradation in the forced convection heat transfer. A special case at a very high Reynolds number 4 3 10Re with Ha = 2160 is also considered to show the development of a KelvinHelmholtz-type instability that substantially affects the heat transfer rate.Keywords: Square cylinder, MHD flow, Forced convection heat transfer, Axial magnetic field, Quasi twodimensional model, Kelvin–Helmholtz, instability
-
An unsteady two-dimensional forced convection over a square cylinder with sharp and rounded corner edge is numerically analyzed for the low Reynolds number laminar flow regime. In this study, the analysis is carried out for Reynolds number (Re) in the range of 80 to 180 with Prandtl number (Pr) variation from 0.01 to 1000 for various corner radius (r=0.50, 0.51, 0.54, 0.59, 0.64 and 0.71). The lateral sides of the computational domain are kept constant to maintain the blockage as 5%. Heat transfer due to unsteady forced convection has been predicted by Artificial Neural network (ANN). The present ANN is trained by the input and output data which has been acquired from the numerical simulation, performed in finite volume based Computational Fluid Dynamics (CFD) commercial software FLUENT. The heat transfer characteristics over the sharp and rounded corner square cylinder are evaluated by analyzing the local Nusselt number (Nulocal), average Nusselt number (Nuavg) at various Reynolds number, Prandtl numbers and for various corner radii. It is found that the heat transfer rate of a circular cylinder can be enhanced by 12% when Re is varying and 14% when Prandtl number is varying by introducing a new cylinder geometry of corner radius r=0.51. It is found that the unsteady forced convection heat transfer over a cylinder can be predicted appropriately by ANN. It is also observed that the back propagation ANN can predict the heat transfer characteristics of forced convection very quickly compared to a standard CFD method.Keywords: Square cylinder, Rounded corner, Forced convection, ANN
-
در این پژوهش نتایج یک مطالعه ی تجربی درخصوص جریان حول یک سیلندر سه بعدی مربعی متصل به کف تونل باد ارائه شده است. آزمایش ها در تونل باد مدار باز مادون صوت با حداکثر اغتشاشات جریان آزاد 0٫2 درصد و به وسیله ی جریان سنج سیم داغ انجام شده است. نسبت منظری سیلندرها 3 و 7، نسبت انسداد تونل 3٫3 درصد، و سرعت جریان آزاد بین 11 تا 22 متر بر ثانیه است. در این مطالعه، بررسی سرعت متوسط و شدت آشفتگی در جهت جریان، اثرات عدد رینولدز بر ویژگی های جریان، تحلیل طیفی سیگنال های سرعت، و نیز محاسبه ی تجربی نرخ استهلاک انرژی و مقیاس طولی کولموگروف انجام شده است. آزمایش های انجام شده نشان گر وجود یک گردابه در بالادست سیلندر سه بعدی متصل به کف، جدایش لایه های برشی از کناره ها و بالای مدل، نحوه رشد این لایه ها، و نسبت مستقیم شدت آشفتگی با نرخ استهلاک انرژی است.
کلید واژگان: ویک، سیلندر مربعی، سیم داغ، تحلیل فرکانسی، مطالعه ی تجربی، تونل بادA turbulent flow over a finite height square cylinder placed vertically on a wind tunnel floor is experimentally investigated. All experiments were conducted with a single-component hot-wire anemometry in an open subsonic wind tunnel. The test section of the wind tunnel has a cross section of 457mm*457mm and a length of 1200 mm. The square cylinder has a side of 15mm and its aspect ratio is selected as 3 and 7. The model was mounted on the wind tunnel floor and its blockage ratio is 3.3 %. The model was placed 550 mm downstream from the entrance of the test section. The Reynolds number based on the cylinder side and inlet velocity is selected between 11000 to 22000 (free stream velocity is chosen between 11-22 m/s). The maximum turbulence intensity of flow in the wind tunnel is less than 0.2 %. Significant flow parameters, such as mean and rms velocity, dissipation rate, Kolmogorov length scale, frequency analysis and Strouhal number, are measured and calculated for different Reynolds numbers. The formation of the different types of vortices around the cylinder is observed by measurements of the present study. For example, it is observed that a vortex forms in the upstream of the cylinder close to the junction of the model and wall. Researchers also reported occurrence of this type of vortex for different geometries. The results indicate that the variation of Strouhal number is independent of the Reynolds numbers considered and is, approximately, equal to 0.11. The results also show that the energy dissipation rate varies directly with the turbulence intensity, while it varies indirectly with the Kolmogorov length scale. The experimental results are compared with the available data of the researchers and a reasonable agreement is observed. Furthermore, an accurate uncertainty analysis is applied to determine the errors in the obtained experimental results. The maximum errors for instantaneous velocity and turbulence intensity are found equal to 7 % and 12%, respectively.Keywords: Wake, square cylinder, hot, wire anemometry, frequency analysis, experimental study, wind tunnel
نکته
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.