شبیه‌سازی عددی رفتار جریان گرما-شاره حول استوانه با وجود مفتول کنترل‌گر

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 7، دوره 31، شماره 2 - شماره پیاپی 22، 1399، صفحه 105-126   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v31i2.83998

نویسندگان

توحید ادیبی^{* 1}؛ سید اسماعیل رضوی²؛ احسان عباسی تبریزی³

¹گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بناب، بناب.

²گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز.

³دانشکده‌ی مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز.

چکیده

در این مطالعه، تأثیر یک استوانه یا مفتول کمکی در بالادست جریان سیّال حول استوانه به قطر D در یک کانال دوبعدی به ابعاد D50 × D20 و در عدد رینولدز 100 بر الگوهای گرما-شارۀ استوانه در حالت‌های ساکن و نوسانی مفتول بررسی شده است. فاصلۀ افقی مفتول از D5/1 تا D8، قطر آن از D1/0 تا D9/0 و همچنین فاصلۀ عمودی مفتول از محور افقی از D1/0 تا D9/0 متغیر است. معادلات حاکم در این مطالعه، معادلات پایستاری با فرض جریان دوبعدی، ناپایا، تراکم‌ناپذیر، آرام و لزج می‌باشند. شرط مرزی عدم لغزش در دیوارۀ استوانه‌ها و شرط دما ثابت در استوانۀ اصلی و شرط عایق دیواره برای مفتول برقرار است. معادلات حاکم به روش پسرو و با نرم‌افزار کامسول حل شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که وجود مفتول یا استوانۀ کمکی در بالادست جریان در حالت ساکن باعث کاهش ضریب پسا و عدد نوسلت استوانۀ اصلی می‌شود ولی نوسان عرضی آن با قطر D3/0، فاصلۀ D3 و دامنۀ D25/0، باعث افزایش این مقادیر نسبت به حالت ساکن می‌گردند که این افزایش در حالت قفل‌شدگی یعنی 1=F بیش‌ترین مقدار است.

کلیدواژه‌ها

استوانۀ دایره‌ای؛ جریان ارام؛ مفتول کنترل‌گر؛ انتقال حرارت

سایر فایل های مرتبط با مقاله

EA(22)-7- adibi-Revised.pdf

مراجع

1-   Gao, D. L., Chen, W. L., Li, H., and Hu, H., "Flow around a circular cylinder with slit", Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 82, pp. 287-301, (2017).

2-   Tamoor, M., Waqas, M., Khan, M. I., Alsaedi, A., and Hayat, T., "Magnetohydrodynamic flow of Casson fluid over a stretching cylinder", Results in Physics, Vol. 7, pp. 498-502, (2017).

3-   Adibi, T., and Razavi, S. E., "A new characteristic approach for incompressible thermo-flow in Cartesian and non-Cartesian grids", International Journal for Numerical Methods in Fluids, Vol. 79, pp. 371-393, (2015).

4-    بهروزی، ب.، تبریزی، ح. ب. و دامنگیر، ا.، "بررسی تجربی تأثیر زبری سطح بر تشکیل برفک روی استوانه"، علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک، شماره 30، صفحه 60-51، (2018).

5-    وند، ح. ا. س.، و پارسا، ا. ب.، "بررسی عددی و تحلیلی اثرات تفرق حرارتی بر انتقال حرارت جریان نانوسیّال درون یک کانال," علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک، شماره 29، صفحه 40-21، (2018).

6-   Adibi, T., "Experimental investigation about drag force on the both icy and non-icy airfoils", Instrumentation Mesure Metrologie, Vol. 18, pp. 49-54, (2019).

7-   Soltani Ayan, M., Entezari, M., and Chini, S. F., "Experiments on skin friction reduction induced by superhydrophobicity and Leidenfrost phenomena in a Taylor-Couette cell", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 132, pp. 271-279, (2019).

8-   Alam, M. M., Moriya, M., Takai, K., and Sakamoto, H., "Fluctuating fluid forces acting on two circular cylinders in a tandem arrangement at a subcritical Reynolds number", Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 91, pp. 139-154, (2003).

9-   Zhang, P. F., Wang, J. J., and Huang, L. X., "Numerical simulation of flow around cylinder with an upstream rod in tandem at low Reynolds numbers", Applied Ocean Research, Vol. 28, pp. 183-192, (2006).

10- Juncu, G., "A numerical study of momentum and forced convection heat transfer around two tandem circular cylinders at low Reynolds numbers. Part II: Forced convection heat transfer", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 50, pp. 3799-3808, (2007).

11- Mahír, N., and Altaç, Z., "Numerical investigation of convective heat transfer in unsteady flow past two cylinders in tandem arrangements", International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 29, pp. 1309-1318, (2008).

12- Wang, Y. t., Yan, Z.-m., and Wang, H.-m., "Numerical simulation of low-Reynolds number flows past two tandem cylinders of different diameters", Water Science and Engineering, Vol. 6, pp. 433-445, (2013).

13- Mahir, N., and Altaç, Z., "Numerical Investigation of Flow and Heat Transfer Characteristics of Two Tandem Circular Cylinders of Different Diameters", Heat Transfer Engineering, Vol. 38, pp. 1367-1381, (2017).

14-  رضوی، س.، و محمدی‌سفیدان، ع.، "بررسی عددی تأثیر مفتول کنترلگر روی مشخصه‌های جریان سیّال-گرما حول استوانه دایروی محصور در کانال"، مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، شماره 46، صفحه 129-123، (2017).

15- S., Bao, Chen, S., Liu, Z., Li, J., Wang, H., and Zheng, C., "Simulation of the flow around an upstream transversely oscillating cylinder and a stationary cylinder in tandem", Physics of Fluids, Vol. 24, p. 023603, (2012).

16- Fu, Y., Zhao, X., Wang, X., and Cao, F., "Computation of Flow Past an In-Line Oscillating Circular Cylinder and a Stationary Cylinder in Tandem Using a CIP-Based Model", Mathematical Problems in Engineering, Vol. 2015, pp. 9, (2015).