unsteady flow
در نشریات گروه مکانیک-
In this manuscript, the vortex generated by the main frequency excitation of the shedding vortex at various attack angles is investigated by employing the synthetic jet control technique. We also analyzed the impact of the vortex structure on the fled flow around the wing and the spectral characteristics corresponding to the vortex. The dominant frequency and harmonic frequency corresponding to the wave rule of the shedding vortex at various attack angles without the absence of a synthetic jet are selected as the synthetic jet excitation frequency. The results indicate that under the excitation of fixed frequency synthetic jet, the shape of the shedding vortex in the flow field turns correspondingly. Compared with the flow field without jet excitation, it is found that the field with the jet at most attack angles is stable in 2S (Single) mode, and the flow field at a small attack angle is stable in a chaotic state. The angle of attack with a chaotic state is delayed by adding a jet, which makes the curves and corresponding spectral characteristics more orderly. At a defined attack angle, the combined frequency synthetic jet will cause the lift coefficient to fluctuate regularly. At this time, the multiple small-scale vortex structures lead to lift reduction.Keywords: Shedding vortex frequency, Synthetic jet frequency, Unsteady flow, Wake shedding, Active flow control
-
در این تحقیق به بررسی رفتار یک استوانه با سه بالک تحت جریان آزاد هوا پرداخته شده است. هدف از این تحقیق مطالعه جریان ناپایای آیرودینامیکی با توجه با اهمیت کاربردی در مسایل هوانوردی است. به دلیل وجود درجه آزادی حرکتی در هندسه موجود و پیچیدگی توده های گردابه ای که سبب ناپایایی است، پیش بینی صحیح رفتارهای دینامیکی مختلف دارای اهمیت است. رفتار دینامیکی این مدل با تغییرات نسبت طولی، سرعت جریان آزاد و زوایای حمله مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که رفتارهای حرکتی دورانی و نوسانی و ترکیبی از آنها رخ می دهد که به مشخصات هندسی مدل از جمله نسبت طول صفحات به شعاع استوانه، زاویه حمله و سرعت جریان آزاد بستگی دارد. در نسبت طولی کم و سرعت پایین، الگوی حرکتی حول زاویه 60 درجه میرا می شود و رژیم حرکتی از نوع نوسانی است که با افزایش نسبت طولی و سرعت جریان آزاد، به رژیم حرکتی دورانی تغییر پیدا می کند. بیشترین نوسان و یا دوران مربوط به زاویه حمله اولیه صفر درجه است. عموما وقوع رژیم حرکتی دورانی با افزایش نسبت طولی و سرعت جریان آزاد در زوایای حمله اولیه پایین اتفاق می افتد. سرعت زاویه ای مدل ها و عدد اشتروهال در رژیم حرکتی دورانی محاسبه شد و نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد رینولدز جریان، عدد اشتروهال دارای مقدار ثابتی است.
کلید واژگان: جریان ناپایا، حرکت نوسانی و دورانی، عدد رینولدز، عدد اشتروهالThe purpose of this study is to investigate the behavior of a cylinder with three fins in the presence of free air flow. This study aims to investigate the unsteady aerodynamic flow with respect to its practical significance in aviation. Considering the degree of freedom of movement within the geometry and the complexity of the vortex masses that cause instability, it is essential to accurately predict the different dynamic behaviors. We have investigated the dynamic behavior of the model with different length ratios, free flow speeds, and angles of attack. According to the results of the study, rotational and oscillating behaviors, as well as a combination of both, are observed, and they are dependent upon the geometrical characteristics of the model, such as the ratio of the length of the plates to the radius of the cylinder, as well as the angle of attack When the aspect ratio and free flow speed are low, the motion pattern is damped around 60 degrees and the motion regime is oscillatory in nature, which changes to rotational motion as the aspect ratio and flow speed increase. The maximum oscillation or rotation is related to the initial angle of attack of zero degrees. It has been observed that rotational motion regimes occur with an increase in the longitudinal ratio and free flow speed at low initial angles of attack.
Keywords: Unsteady flow, Oscillatory, rotational movements, Reynolds Number, Strouhal number -
The daily regulation and anti-regulation of upstream and downstream power stations, respectively, frequently alter the river flow regime, velocity, and surface gradient, thus resulting in unsteady flow characteristics of the river and hindering shipping, waterway maintenance, and wharf operations. This study investigated the influence of daily regulation on the navigation conditions in the deep reservoir by taking the rivers between the Three Gorges Dam and the Gezhouba Dam as the research object. Prototype observations and a depth-averaged 2-D model were used to determine the main factors affecting the propagation law of unsteady flow. The propagation pattern of unsteady flow and channel navigational conditions and measures of the power station were analyzed systematically. The results showed that the water level amplitude was affected primarily by the peak amplitude and duration of the peak shaving. Additionally, the base flow significantly influenced time spatial distributions of the water level amplitude. Impacted by the reservoir storage capacity, a threshold for the duration of peak shaving was noted; this may result in maximum water level variation. As the peak shaving duration increased, the amplitude of the water level decreased. The research results can provide theoretical support for the optimization of hub shipping.Keywords: Numerical simulation, Three Gorges Dam (TGD), Unsteady flow, Water level amplitude
-
The steady and unsteady characteristics of the internal flow in a high-speed centrifugal blower are studied by computational fluid dynamics (CFD) approach at low flow rates. It is demonstrated that as the flow rate decreases, the separation of flow in the blade passage becomes serious, and separated vortexes always occur on the suction surface of the blade which gradually expand and block the passage. The stall cells move downstream and generate vortices at the exit of the passage, resulting serious loss to the performance of the blower. Q-criteria is used to analyze the flow field and explore the evolution of the vortex structure in the impeller. It is further found that strong pressure fluctuations are caused by the rotating stall in the impeller. At the stall conditions, the instability characteristics are particularly obvious. At flow rates of 0.65Qn and 0.47Qn, the pressure fluctuation in the blade passage is dominated by the blade passing frequency, while a lower frequency dominates at 0.26Qn. Moreover, the flow on the suction surface of impeller blades fluctuates substantially. The characteristics of steady flow and unsteady flow can clearly explain the internal flow of centrifugal blower for vacuum cleaners at low-flow conditions, which can be widely used in various engineering designs of vacuum cleaners.Keywords: Centrifugal blower, Unsteady flow, Rotating stall, Spatiotemporal characteristics, Pressure fluctuations
-
در این مطالعه به بررسی تاثیر پارامتر های جت دمشی که شامل مکان، زاویه، ضریب ممنتوم و مساحت دهانه می باشد، در میانگین ضرایب و پارامتر عملکرد آیرودینامیکی بالواره متقارن ناکا0012 پرداخته شده است. بالواره دارای حرکت نوسانی سینوسی حول یک چهارم وتر می باشد. در اثر این حرکت زاویه حمله بالواره از 5- تا 25 درجه تغییر می کند. پنج مکان 1، 4، 6، 10 و 20 درصد طول وتر مورد بررسی قرار گرفتند و نتایچ نشان دادند که قرارگیری جت در مکان 1 درصد طول وتر نسبت به سایر مکان ها مناسب تر است و باعث بهبود قابل توجه ای در عملکرد و تاثیر بیشتر جت در کنترل جریان می شود . سه زاویه 60،30 و 90 درجه به عنوان زوایای جت خروجی در نظر گرفته شدند و مشاهده شد که زاویه 60 درجه نسبت به دو زاویه دیگر در کنترل جریان بهتر عمل می نماید و این زاویه موثر در اثر افزایش اندازه دهانه خروجی، کاهش می یابد. نتایج نشان دادند که یک روند صعودی یا نزولی منظم برای تاثیر زاویه وجود ندارد. برای ضریب ممنتوم جت که در واقع هدف از آن بررسی تاثیر سرعت جت دمشی بود، مقادیر 0.04، 0.08 و 0.14 در یک اندازه دهانه ثابت در نظرگرفته شد. نتایج حاکی از آن بود که افزایش سرعت جت خروجی و همچنین افزایش اندازه دهانه جت باعث بهبود عملکرد آیرودینامیکی می شود اگرچه با افزایش اندازه دهانه در ضریب ممنتوم ثابت، ضریب برای میانگین کاهش می یابد.
کلید واژگان: واماندگی دینامیکی، کنترل کننده فعال، جت دمشی پیوسته، جریان ناپایا، عملکرد آیرودینامیکیIn this study, the effect of blowing jet parameters, which include location, blowing angle, momentum coefficient, and orifice area, on the average aerodynamic coefficients and aerodynamic performance parameter of the NACA0012 is investigated. The airfoil has a sinusoidal oscillating motion around a quarter of the chord. As a result of this movement, the angle of attack of the airfoil changes from -5 to 25 degrees. Five locations by 1, 4, 6, 10, and 20% of the chord length were examined and the results showed that the placement of the jet at 1% of the chord length is more appropriate than the other locations and significantly improves performance and have more impact on the flow control. Three angles of 30, 60, and 90 degrees were considered as the angles of the blowing jet and it was observed that the angle of 60 degrees is better in controlling the flow than the other two angles and this effective angle decreases when orifice length increases. The results show that there is no regular uptrend or downtrend for the angle effect. For the jet momentum coefficient, which actually aimed to investigate the effect of blowing jet velocity, the values of 0.14, 0.08, and 0.04 were considered while the orifice length is considered constants for these cases. The results showed that increasing the blowing jet velocity as well as increasing the jet orifice length improves aerodynamic performance, although increasing the orifice length at a constant momentum coefficient decreases the mean of lift coefficient.
Keywords: Dynamic stall, Active controller, Continuous blowing jet, Unsteady flow, Aerodynamics performance -
The paper investigates the temperature effect on water hammers in an isothermal pressurized copper pipe rig, for single and two-phase flows. The study concerns pressure wave’s intensity, celerity, and attenuation. Also, the volume of cavities created during low-pressure periods is inspected. The mathematical model of hyperbolic equations is described by the dynamic and continuity equations, which have been transformed by the characteristics method into ordinary differential equations. Water hammer solver was built considering two different models of cavitation and column separation, the discrete vapor cavity model and the discrete gas cavity model. In addition to the quasi-steady friction model, two unsteady friction models were incorporated into the code, the convolution-based model proposed by Vardy and Brown and the instantaneous acceleration model proposed by Brunone. The simulations concern temperature range within 4°C to 95°C. Although the single and the two-phase water hammers don’t behave in the same manner, the results obtained with the different models, show a significant influence of the temperature.Keywords: Hydraulic transient, Water hammer, Cavitation, Column separation, Unsteady flow
-
The numerical simulation of temporally accelerated flow subjected to Favorable and Adverse Pressure Gradients (FPG & APG) is represented. Two accelerations are considered and imposed on fully turbulent flow over a flat plate. The γ-SST model is implemented to define the boundary layer development, turbulence structures, and the wall functions responses to the external accelerated flow. The obtained results illustrate that the FPG condition accompanied by temporal acceleration can severely damp the fluctuations. So, an almost-laminar boundary layer develops near the wall, followed by a retransition to the higher turbulent state. However, the APG condition provides higher turbulence diffusion in a temporal accelerated flow. It makes the flow more orderly and more stable, although a re-laminarization is observable in this region excessively. Moreover, the applied condition disturbs the Reynolds stress correlation and generates semi-elliptic eddies because acceleration affects wall-normal fluctuations more severely than the streamwise ones. Also, a new represented acceleration parameter for this condition is compared with the acceleration parameter in spatially accelerated flow.Keywords: Turbulent flow, Unsteady flow, Boundary Layer, Pressure gradient, Turbulence Kinetic Energy, Spatially acceleration
-
رگ کاروتید به دلیل شرایط خاص هندسی، مستعد تشکیل جریان چرخشی و نوسانات جریانی است. دراینمقالههندسه رگ کاروتید حاضر از تصاویر حاصل از سی تی آنژیو یک فرد سالم 19 ساله بدست آمده و مدل سازی عددیجریان آرام ناپایایخون بر روی آن انجام شده است. نتایج عمدتا شامل تنش برشی، غلظت ذراتلیوپروتیین با دانسیته پایین است. ارزیابی هانشانمی دهد کهغلظتتخمینزدهشدهبهوسیلهمدل هایغیرنیوتنیبیش ازنتایجمدلنیوتنیاست. درصد اختلاف غلظت برای مدل کیسون و نیوتنی در شریان کاروتید مشترکحدود 12/5 درصد است.از طرفی براساس نتایج کمی و کیفی، دو قسمت حباب کاروتید و بخش ابتدایی کاروتید خارجی میزبان تشکیل نواحی بازچرخشی است که در این میان حباب کاروتید بیشترین حجم ناحیه ورتکسی را به خود اختصاص می دهد. البته روی هم رفته مدل نیوتنی حجم ناحیه بازچرخش را بیش از مدل های غیرنیوتنی نشان می دهد. بر مبنای نتایج شبیه سازی، علی رغم پایین بودن مقدار فاکتور اهمیت غیرنیوتنی، به دلیل اثرات خواص غیرنیوتنی خون بر روی حجم ناحیه بازچرخش، اینگونه استباط می شودکه لحاظ خواص غیرنیوتنی خون حتی در عروق بزرگ نیز می تواند موجب حصول نتایج دقیق تر گردد.
کلید واژگان: انتقال جرم، شریان کاروتید، غیرنیوتنی، جریان گذراThe common carotid artery is a large vessel which supplies oxygenated blood to the large front of the brain. The artery geometry is extracted from computed tomography angiography images of a healthy 20-year-old volunteer. ANSYS-Fluent commercial software is utilized to simulate the blood transient laminar flow in common, external and internal carotid arteries. In addition to the Newtonian viscosity model, two non-newtonian generalized power law and the modified Casson models have been selected for comparison. The quantitative and qualitative results include the distribution of the low density lipoprotein concentration, the wall shear stress and its fluctuations, and the volume and shape of the recirculation zone. Computations show that the low density lipoprotein Concentration estimated by non-Newtonian models is higher than by the Newtonian model. On the other hand, the carotid bulb and the beginning part of the external carotid artery, contain a large volume of the recirculation flow. Also, the low density lipoprotein particles concentration Comparison between the two modified Casson and Newtonian models in the common carotid artery zone shows the difference of about 12.5 percent. The results of this study show that the vortex region volume and shape are changed during the cardiac period cycle. The findings also reveal that Newtonian and non-Newtonian models present different results in predicting the flow parameters and secondary flow estimation.
Keywords: Unsteady Flow, Non-Newtonian, Carotid Artery, Mass Transport -
An experimental study on the effect of fluid-structure interaction on noise generation in Micro Air Vehicle (MAV) with fixed and flapping membrane Tipula sp. wing is investigated. The acoustic performance of the fixed and flapping wing which made up of certain characteristic thin materials such as Low-density Polyethylene Terephthalate (PET), Thin Aluminium sheets (Al), and Non-woven fabrics (NWF) is analysed. An acoustic study is conducted to estimate the acoustic characteristic parameters of the insect mimic- membrane wing for various flapping conditions with various flapping frequency. In this research, the membrane wing with15cm of the total span is tested on both fixed and flapping MAV at different flexibility conditions and velocity conditions. The study of flapping MAV enables the study of the characteristic effects of sound emitted during the flapping motion of a wing. With the analysed results, the performance of wings is identified and compared with the sound pressure level. After analysing different materials, it is found that NWF produces 20% less noise than the other two more materials. Since the stiffness to strength ratio of metal is high, the formation of vortices is less compared to other membranes. For all fixed membrane wings at low Strouhal numbers, the formation of vortices is very low, and when the Strouhal number increases, the vortices became dense and results in the reduction of Sound pressure level.
Keywords: Fluid-structure interaction, Aerodynamics loading, Flapping, Unsteady flow, Vortex flow -
This paper examines the unsteady magnetohydrodynamic (MHD) mixed convection flow over a sphere combined with variable fluid properties. An implicit finite difference scheme, together with the quasi-linearization, is used to find non-similar solutions for the governing equations. The vanishing skin friction is prevented or at least delayed by enhancing the mixed convection in both the cases of steady and unsteady fluid flow. Both skin friction and heat transfer coefficients are found to be increasing with an increase in time or MHD parameter.Keywords: unsteady flow, Mixed convection, MHD, Sphere, Variable properties, Non-similar solution
-
اولین گام در طراحی توربینهای بادی، انتخاب نسبت سرعت نوک میباشد. لذا باید توسط یک پروسه بهینه سازی، بهترین نسبت سرعت نوک برای تولید بیشترین انرژی از توربین را انتخاب نمود. در این پژوهش، این پروسه بهینه سازی، با در نظر گرفتن پدیده واماندگی دینامیکی صورت گرفته است. این پدیده در توربینهای با جریانهای غیر پایا رخ میدهد و تاثیر زیادی بر عملکرد توربینها دارد. لذا پیشبینی عملکرد توربینها و نیروهای وارد بر آن، زمانی که واماندگی دینامیک رخ میدهد بسیار حیاتی میباشد. هدف این پژوهش بررسی تاثیر جریان ناپایا با نوسان پریودیک بر عملکرد توربینهای بادی محور افقی میباشد.در ابتدا مدل واماندگی دینامیکی لیشمن بدوس انتخاب شده، سپس به کمک این مدل نسبت سرعت نوک بهینه با استفاده از BEM محاسبه میگردد و تاثیر حضور پدیده واماندگی دینامیکی در انتخاب سرعت نوک بهینه نشان داده میشود. همچنین ضریب توان و تراست برحسب زمان بیبعد شده در چند نسبت سرعت نوک بررسی گردیده است. در نمودارهای ضریب توان، علاوه بر نتایج دینامیک، نتایج استاتیک ترسیم شده است. نتایج حاکی از آن است که پدیده واماندگی دینامیکی، باعث کاهش 3% ضریب توان توربین نسبت به جریان پایا میگردد. همچنین λ_opt نسبت سرعت نوک بهینه طراحی، در حالت دینامیک افزایش میابد. همپنین بررسی نمودارهای متوسط زمانی ضریب پسا نشان میدهد که تاخیر در جدایش تقریبا از مقاطع میانی بال شروع میشود و در ریشه به مقدار بیشینه میرسد.
کلید واژگان: واماندگی دینامیکی، تئوری مومنتوم المان پره، نسبت سرعت نوک بهینه، توربین های بادی محور افقی، جریان ناپایاThe first step in turbine blade design is to select TSR. Therefore, an optimization procedure should be applied to find the best ratio since this directly affects the energy generated from the turbine. In this research the optimum TSR are calculated with regard to the dynamic stall phenomenon. The dynamic stall imposes large amplitude loading on airfoil sections and since it occurs in HAWT operating envelope in unsteady flow. The purpose of this study was to investigate the effect of unsteady flow with periodic oscillation on the performance of HAWT turbines. A DS model is implanted to analyze the static data. Then the Beddoes-Leishman DS model was tailored to the HAWT environment. Then, using this model and BEMT, the optimal TSR is calculated And the impact of the presence of dynamic stall is shown. Also, Cp and CT are plotted in several different TSR with different time steps to express the effects of Unsteady phenomenon. In addition to dynamic results, static and steady results are plotted in power and thrust graphs. This phenomenon affect the efficiency by -3% as compared to the static stall. Also the Optimum TSR increases in dynamic mode. Examination of the time average diagrams of the drag coefficient shows that the delay in separation starts approximately from the midpoints of the blade and reaches the maximum value at the root.
Keywords: Dynamic Stall, Blade Element Momentum Theory, Optimum Tip Speed Ratio, HAWT, Unsteady Flow -
در این پژوهش خانواده طرحAUSM در یک کد بر مبنای روش حجم محدود و ساختار ذخیره سازی بی سازمان مورد مقایسه قرارگرفته اند .ارزیابی طرح های حل جریان تراکم پذیر در جریان های نا پایا به دلیل پیچیدگی های وابسته به زمان، می تواند در شناسایی و تبیین نقاط ضعف و قوت آن ها کارآمد و روشنگر باشند. ازاین رو جهت شناسایی طرح (طرح های) کارآمدتر در خانواده AUSMبه لحاظ پیش بینی دقیق ویژگی های میدان جریان ناپایا ، این خانواده در آزمایش های لوله حاوی موج ضربه ای یک بعدی و دوبعدی موردبررسی قرار گرفتند. نکته متمایزکننده این مقاله، بررسی اکثریت اصلاحات مطرح انجام شده در طرحAUSMدر آزمایش های ناپایای یک و دوبعدی در جهت دستیابی و معرفی طرحی کارآمدتر و دقیق تر است. در بررسی های صورت گرفته شده، مشخص گردید که اولا در حالت یک بعدی روش AUSM+M نسبت به سایر روش های توسعه داده شده دارای دقت عملیاتی بیشتری است و می تواند با کمترین خطای پخش و پراش محل های ناپیوستگی را پیش بینی کند. ثانیا در حالت دوبعدی نوسانات اندک مشهود در حالت یک بعدی در طرح های AUSM+ و AUSMPW و AUSM+FVS تشدید می شوند و این اغتشاشات عددی بطور گسترده تری نمود پیدا می کنند. همچنین معین گردید که طرح های توسعه داده شده در پیش بینی تداخل خط لغزش های قوی داری اتلافات پخشی بالایی هستند که این اتلافات در طرح های SLAU مبنا کمتر است
کلید واژگان: جریان تراکم پذیر، جریان نا پایا، لوله موج ضربه ای یک بعدی و دوبعدی، طرح AUSMThe comprasion of AUSM Family through the Controle volume method and an unstructured data storage strategy is conducted in this research. Evaluation of the compressible-flow scheme solutions in unsteady flows, due to their time-dependence complications can provide an insight into such solutions to recognize and explaine their strengths and weaknesses. Accordingly, in order to identify the more efficient methods in the broad category of the AUSM family in terms of accurate prediction of the characteristics of unsteady flow fields, the AUSM family was evaluated by performing 1D and 2D shock tube tests. Distinctively, the present work evaluates a majority of the legendary modifications proposed to the AUSM scheme, in the 1D and 2D unsteady tests to formulate the most efficient yet accurate solution strategy. Based on the analysis, it was found that, in the 1D test, the SLAU-based methods, rather than the modified AUSM schemes, offered better potentials for predicting the expansion and compressive waves. It was further revealed that, among the various modifications made to the AUSM, the AUSM+M and AUSMSV led to better outcomes. In the 2D shock tube test, the ASUM+, AUSM+FVS, and AUSMPW, which exhibited no or merely subtle vibrations in the 1D test, were found to be strongly affected and exhibited intensive instabilities
Keywords: compressible flow, Unsteady Flow, One, two dimensional shock tube, AUSM scheme -
در این تحقیق، یک الگوریتم عددی برای حل معادلات ناویر استوکس تراکم ناپذیر، لزج و دو بعدی در حالت ناپایا ارایه شده است. در روش پیشنهادی، برای حل معادله پواسون فشار، روش بدون المان پتروف گالرکین محلی و برای گسسته سازی بخش زمانی معادلات، روش تفاضل محدود پیش رو اعمال شده است. در تحلیل حاضر، از تقریب حداقل مربعات متحرک به عنوان درون یاب و از تابع وزن گاوسی برای تابع آزمون استفاده شده است. همچنین، روش ضریب جریمه برای ارضای شرایط مرزی اساسی به کار گرفته شده است. در مثال های عددی ارایه شده، اثر تغییر تعداد گره ها، اندازه بازه زمانی و همچنین توزیع گره ها به دو صورت منظم و نامنظم، بر خطای نسبی نتایج بررسی و زیر دامنه های انتگرالی گاوسی به دو شکل دایره و مربع، لحاظ و دقت نتایج در حالت های مختلف با یکدیگر مقایسه شده اند. تحلیل این نتایج برای هندسه معیار محفظه دو بعدی با شرایط مرزی مختلف به وضوح نشان می دهد که دقت روش ترکیبی پیشنهادی در حل مسایل مربوط به جریان سیال تراکم ناپذیر، دو بعدی، ویسکوز و غیر دایم بسیار بالا و اختلاف آن ها با حل تحلیلی دقیق بسیار ناچیز است. با توجه به اینکه در مراحل طراحی الگوریتم عددی مورد نظر در این تحقیق هیچگونه محدودیتی بر هندسه و شرایط مرزی اعمال نشده است، لذا می توان انتظار داشت که این الگوریتم در حل عددی معادلات حاکم بر جریان سیال تراکم ناپذیر گذرا موفق و از کارآیی لازم برخوردار باشد.
کلید واژگان: روش بدون المان پتروف گالرکین محلی، تفاضل محدود پیش رو، حداقل مربعات متحرک، جریان سیال تراکم ناپذیر، جریان ناپایاThis paper presents a numerical algorithm for solving unsteady viscous incompressible two–dimensional (2D) Navier–Stokes equations. In the proposed method, for discretization of time derivatives and solving the Poisson equation of the pressure, Meshless Local Petrov-Galerkin (MLPG) and forward finite difference methods are employed, respectively. In the present analysis, the moving least-square (MLS) approximation is regarded for interpolation, and the Gaussian weight function is used as the test function. To satisfy the boundary conditions, the penalty approach is applied. In the numerical examples, the accuracy and efficiency of the method are compared with those of the exact solutions. The effects of the number of nodes, the size of time interval, as well as the nodes distribution (both regular and irregular) on the relative errors are investigated. Moreover, the Gaussian integral sub-domains with the circular and square shapes are considered, and the accuracy of the results is compared with each other. Analysis of these results for 2D benchmark geometries with different boundary conditions clearly displays that the accuracy of the suggested combined method for solution of the problem related to unsteady viscous incompressible 2D flows is high such that its differences with analytical solution is negligible. Since no limitations is considered on the design process of the regarded numerical algorithm; therefore, it is respected that this approach is successful and has sufficient efficiency to solve the governing equations.
Keywords: Meshless Local Petrov-Galerkin method, Forward finite difference, Moving least squares, Incompressible fluid flow, Unsteady Flow -
در این تحقیق، رفتار جسمی متشکل از استوانه با چهار صفحه عمود بر آن با درجه آزادی چرخشی تحت جریان هوا هم با روش عددی موسوم به گردابه گسسته و هم با روش آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج عددی و تجربی نشان می دهد که رفتارهای حرکتی دورانی و نوسانی و ترکیبی از آنها رخ می دهد. این نوع رفتارها به مشخصات هندسی از جمله نسبت طول صفحات به شعاع استوانه، زاویه حمله اولیه جسم و سرعت جریان آزاد بستگی دارد. نتایج حاصل از روش تجربی و عددی نشان دهنده آن است که رژیم حرکتی نوسانی در نسبت های طولی کم و سرعت جریان آزاد پایین اتفاق می افتد. و این نوع حرکت به شکل نوسانات با دامنه نامنظم حول زاویه تعادلی 45 درجه می باشد. در رژیم حرکتی نوسانی دیده شده که پس از رها شدن جسم در جریان آزاد، به سبب شتاب گرفتن جریان از روی مدل نیروی گشتاوری زیادی به صفحات وارد شده و تغییرات زاویه ای مدل زیاد می باشد ولی پس از گذشت مدت زمانی دامنه نوسانات حول زاویه تعادلی 45 درجه، کاهش می یابد. وقوع رژیم حرکتی دورانی در نسبت طولی 1 و سرعت جریان آزاد (m/s30) در زوایای حمله اولیه پایین می باشد ولی نتایج تجربی و عددی نشان می دهد، همچنان در زوایای حمله اولیه بالا نزدیک به °45 به سبب کاهش نیروی گشتاوری وارد شده به صفحات، نوع حرکت به صورت نوسانی است. در نسبت طولی 3 و سرعت جریان آزاد (m/s 13) رژیم حرکتی دورانی در تمامی زوایای حمله اولیه دیده می شود. همچنین در نسبت طولی 4 در تمامی زوایای حمله اولیه و سرعت های جریان آزاد مختلف رژیم حرکتی دورانی به سبب افزایش مساحت صفحات قرار گرفته در جریان آزاد بروز می کند.
کلید واژگان: جریان ناپایا، روش شبکه بندی گردابه، حرکت چرخشی و ارتعاشی، ارتعاش اجباری، آزمایشات تونل بادIn this study, the behavior of a subject consisting of a cylinder with 4 plates perpendicular to it with a rotational degree of freedom under airflow both through the numerical approach, known as improved discrete vortex and experimental approach were investigated. The experimental and numerical results have shown that oscillating regime occurs in low velocity and length. This movement is vibrations with irregular range around an equilibrium angle of 45 degree. In oscillating motion regime, it is seen that after releasing the object in free flow, a high torque force, due to the flow’s acceleration from the model, is induced to the plates and makes a big angular change, but after a while, the range of oscillation around the equilibrium angle of 45 degree decreases. The probability of rotational motion regime in length ratio of one and velocity of 13 m/sec in initial angle of attack is low. However, the experimental and numerical results have indicated that still in high initial angle of attack around 45 degree, owing to the induced decreased torque to plates, there exists an oscillating movement. Rotational regime in length ratio of 3 and free flow velocity 13 m/sec in all initial angle of attack is observed. In addition, rotational regime appears in all initial angle of attack with the length ratio of 4 and different free flow velocities because of increase in the area of plates.
Keywords: Unsteady flow, Vortex Panel Method, Rotational, Vibrational motion, Forced Vibration, Wind Tunnel Tests -
Swirling flow has been widely used in gas turbine and aero-engine combustor to stabilize the flame. However, accurate numerical prediction of the swirling turbulent flow is difficult due to complex vortex movement in the flow, and turbulence modeling is a key factor. To assess the turbulence modeling in predicting the swirling flow, numerical studies are conducted for a well-documented swirling flow case. Three turbulence models are applied in the framework of scale resolved models, i.e. a newly developed VLES (Very-large eddy simulation) model, two LES (Large eddy simulation) models including the WALE (Walladapting local eddy viscosity model) and CSM (Coherent Structure Method). Numerical results are compared with the experimental results including the mean and RMS velocities. It is found that VLES model performs best among the three models and the other two LES models give comparable predictions. The complex vortex structures are explored based on the unsteady simulation results. The study demonstrates the high potential of VLES modeling for accurate prediction of complex swirling flow.
Keywords: Very large eddy Simulation, Swirling flow, Unsteady flow, Turbulence model -
In hydrodynamics the applications range of incompressible flows is very wide. In this study, a robust, high order modeling approach is introduced, based on the MLPG meshfree method -based radial basis functions (RBF- MLPG) method, for solving the incompressible flow field. In other words a MLPG meshfree method based on an interpolation function is presented to solve the 2‐D unsteady incompressible fully developed fluid flows. This meshfree method is based on the quartic (4^th order) spline. The method is then compared against the Finite Element Method on a test case of unidirectional fully developed incompressible fluid. The performance of this weight function proved that the quartic (4th order) spline gains the highest accuracy, convergence and efficiency. Finally, it can be concluded that the presented method is formidable for simulating fluid dynamics.
Keywords: MQ-RBF, Shape, Weight Functions, Unsteady flow, MLPG meshfree method, 2D Fluid Flow -
This paper presents the investigation on the phenomenon of a deep dynamic stall at the Reynolds number of the order of 105 over an oscillating NACA 0012 model. Wind tunnel experiments are conducted to investigate the aerodynamic characteristics of the upstroke and downstroke phase associated with the sinusoidal pitching motion of the airfoil using the technique of surface pressure measurements and Particle Image Velocimetry. The validation of the lift curve slope of upstroke and downstroke with the Prandtl’s thin airfoil theory reveals the fact of massive flow separation during the deep dynamic stall regime. Numerical simulations are performed using Reynolds averaged Navier Stokes turbulence models such as RNG K-є and SST models. The data obtained from these models have been compared with the experimental data to investigate the aerodynamic features of the deep dynamic stall regime. The comparison shows that the URANS with K-ε model is in good agreement with the experimental data within the reasonable regime.Keywords: Sinusoidal oscillation, Unsteady flow, Pitching airfoil, Numerical simulation
-
The objective of the present article is to study the magnetohydrodynamic(MHD) unsteady flow and heat transfer of two immiscible micropolar and Newtonian fluids through horizontal channel occupied with porous medium. Initially, fluids in both regions as well as both plates are at rest. At an instant of time, the flow in both regions is generated by a constant pressure gradient. The governing non-linear and coupled partial differential equations of Eringen’s micropolar fluid and Newtonian fluid are solved subject to suitable initial, boundary and interface conditions. The numerical results for velocity, microrotation and temperature are obtained using Crank- Nicolson finite difference approach. The results obtained for velocities, microrotation and temperatures are presented through figures. The analysis regarding volume flow rate, skin-friction co-efficient and Nusselt number is also done and is presented through tables. It is explored that, velocity, microrotation and temperature are increasing with time and accomplishing steady state at higher time level. Velocity is decreasing with micropolarity parameter and Hartmann number, and increasing with Darcy number. Temperature enhances with increasing Brinkmann number, and declines with Prandtl number and ratio of thermal conductivities.Keywords: Micropolar fluid, Immiscible fluid, Unsteady flow, MHD flow, Heat transfer, Porous medium
-
در تحقیق حاضر، برای شبیه سازی تغییرات زمانی ساختارهای منسجم جریان آشفته و صرفه جویی زمان محاسبات، نرم افزاری با استفاده از رهیافت آشفتگی گذرای متوسط گیری رینولدز معادلات ناویر-استوکس توسعه یافته و از آن برای شبیه سازی عددی جت برخوردی در جریان خروجی نازل، تعیین دقیق ساختار جریان و میزان انحراف بردار تراست استفاده شده است. از آنجاکه نرم افزار توسعه یافته به روش گذرای متوسط گیری رینولدز معادلات ناویر-استوکس قابلیت استخراج فیزیک جریان های وابسته به زمان را دارد، از اینرو، در این مقاله برای بررسی قابلیت کد و اثر جت های برخوردی پالسی در کیفیت جریان خروجی نازل و میزان تغییر در بردار تراست، به تحلیل جت های پالسی با فرکانس های 100 ،50و 200هرتز پرداخته شده است. ابتدا اعتبارسنجی نتایج با مقایسه داده های تجربی صورت گرفته، سپس نحوه تغییرات و شکل گیری جت عرضی و تاثیر آن بر میدان جریان، توزیع فشار روی سطح نازل در فرکانس های پالسی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله، روابط حاکم بر رهیافت گذرای متوسط گیری رینولدز معادلات ناویر-استوکس تشریح و همچنین گام زمانی و شرایط مرزی بکاررفته نیز ارائه گردیده است. گسسته سازی معادلات به روش حجم محدود صورت گرفته و برای بهبود دقت محاسبات، از شبکه بندی چندبلوکی باسازمان استفاده شده است.کلید واژگان: جریان ناپایا، مدل آشفتگی یورنس، جت عرضی پالسی، بردار تراست نازلIn the present study, a software has been developed using the unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes method to simulate time variation of turbulence coherent structure and reduce computational cost and it is used for numerical simulation of a jet in the cross nozzle flow, accurate determination of the flow structure and nozzle fluidic thrust vectoring. Since this software can capture time dependent physics, in this paper, its capability has been investigated in the simulation of pulse jet in nozzle cross flow and variation of the fluidic thrust vectoring for three frequencies, 50, 100, and 200 Hz. Firstly, software validation has been performed by comparison the results with some experimental data, next, variation of jet in cross flow and its effect on the exhaust flow field and nozzle surface pressure distribution have been studied. Governing equation on the unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes algorithm has been explained and time step and applied boundary conditions have been presented. The Finite volume approach has been used for numerical discretization and the advection upstream splitting method has been utilized for flux computing. Also, to improve the solution accuracy, the multi-block grid and 2nd order monotonic upwind scheme for conservation laws method have been applied and to reduce computational time, the open multi-processing parallel approach has been used.Keywords: Unsteady flow, URANS turbulence model, Pulsing cross jet, Nozzle thrust vectoring
-
In order to accurately and reliably analyze in details the cavitation mechanism and their impact on flow structures, a three-dimensional unsteady .cavitating .turbulent .flow .around .the .three-dimension .Clark-y .hydrofoil .is .investigated .be .using .a Partially-Average Navier Stokes (PANS) model based on Shear Stress Transport (SST). To track the interface of the liquid and the vapor, a Volume of Fluid (VOF) model is employed based on homogeneous mixture approach. To capture the interaction between the cavitation and the flow structure, a bridging method (PANS) between RANS and DNS have been chosen. This technique is able to resolve the unsteady turbulent structures by employing a more consistent methodology. The present numerical .results .are .validated .with .experimental .data. .The .interaction .between .the .cavitation .and .the .fluid .vortex .is .analyzed .and discussed. The numerical results show the capability of the presented model to predict the re-entrant jet and cavitation cloud shedding accurately.Keywords: Clark-y hydrofoil, Cloud cavitation, Partially-average navier stokes, Vortex interaction, Unsteady flow, Fluid structure, OpenFoam
- 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.