حل عددی ارتعاشات القایی ناشی از رهایش گردابه حول استوانه با تکیه گاه الاستیک در مجاورت سطح آزاد سیال

در این تحقیق، شبیه سازی عددی ارتعاشات ناشی از رهایش گردابه از سطح استوانه ی دایره ای دو درجه آزادی، تحت تکیه گاه الاستیک در مجاورت سطح آزاد سیال انجام شده است. جریان اطراف استوانه، آرام و در محدود هی اعداد رینولدز 60 الی 130 در نظر گرفته شده است. تغییر شکل سطح آزاد ناچیز بوده و برای عدد فرود 0/2 همچون یک دیواره ی صلب بدون لغزش عمل می کند. اثر سطح آزاد با در نظرگیری دو نسبت فاصله از آن بررسی می شود. فرکانس طبیعی سیستم جرم- فنر در هر نسبت فاصله، به گونه ای انتخاب شده که با عدد استروهال جریان در رینولدز 100 حول استوانه ی ساکن برابر باشد. گسسته سازی معادلات جریان بر مبنای روش حجم محدود در کد تجاری فلوئنت انجام شده است. برای کوپلینگ حرکت استوانه با میدان جریان از روش شبکه ی متحرک با یک کد اضافه شده به نرم افزار استفاده شده و برای شبیه سازی سطح آزاد، روش حجم سیال به کار گرفته شده است. شبیه سازی های ارتعاشات ناشی از جریان و سطح آزاد سیال بطور جداگانه تطابق خوبی با نتایج موجود نشان می دهند. تاثیر سطح آزاد بر ناحیه ی قفل شدگی با استفاده از مقایسه ی نمودارهای جابه جایی عرضی و ضرایب آیرودینامیکی در دو نسبت فاصله بررسی می شود که نتایج با نزدیک شدن استوانه به سطح آزاد، حاکی از کاهش ناحیه ی قفل شدگی، کاهش دامنه ی نوسانات و تغییر ضرایب آیرودینامیکی بسته به شاخه ی قرارگیری عدد رینولدز جریان هستند.