پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شمارهها | 438 |
| تعداد مقالات | 5,652 |
| تعداد مشاهده مقاله | 7,713,029 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,355,183 |
بررسی ارتعاشات ناشی از جریان حول استوانه با تکیه گاه الاستیک در مجاورت سطح آزاد سیّال: بسامد و مُدهای رهایش گردابه | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 1، دوره 51، شماره 6، بهمن و اسفند 1398، صفحه 1169-1186 اصل مقاله (1.84 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2017.13236.5578 | ||
| نویسندگان | ||
| سید مصطفی حسینعلی پور* ؛ نوید حاجی غفوری بوکانی | ||
| دانشگاه علم و صنعت ایران | ||
| چکیده | ||
| در این مقاله، شبیه سازی عددی ارتعاشات القائی ناشی از جدایش گردابه از سطح استوانه ی دایره ای دو درجه آزادی با تکیه گاه الاستیک در مجاورت سطح آزاد سیّال انجام شده است. جریان اطراف استوانه، آرام و در محدوده ی اعداد رینولدز 60 الی 130 در نظر گرفته شده است. اثر سطح آزاد با عدد فرود 0.2 با در نظرگیری دو نسبت فاصله ی 2.5 و 1.5 از آن بررسی می شود. فرکانس طبیعی سیستم جرم- فنر در هر نسبت فاصله بگونه ای انتخاب شده که با عدد استروهال جریان در رینولدز 100 حول استوانه ی ساکن برابر باشد. شبیه سازی های ارتعاشات ناشی از جریان و سطح آزاد سیّال بطور جداگانه تطابق خوبی با نتایج قبلی نشان داده اند. این مقاله بخش دوم تحقیق درباره تأثیر سطح آزاد سیّال بر پدیده ی ارتعاشات القایی ناشی از رهایش گردابه است. تأثیر سطح آزاد سیّال بر ناحیه ی قفل شدگی با استفاده از مقایسه ی مُدهای رهایش گردابه و نمودارهای تطابق فرکانسی در دو نسبت فاصله بررسی می شود که نتایج با نزدیک شدن استوانه به سطح آزاد، حاکی از تغییر نوع مُدهای رهایش گردابه، کاهش محدوده قفل شدگی و افزایش عدد استروهال و نسبت فرکانسی بی بعد جریان هستند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| ارتعاشات ناشی از جدایش گردابه؛ مُدهای رهایش؛ سطح آزاد سیّال؛ ناحیه قفل شدگی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Numerical Investigation of Vortex-Induced Vibrations of an elastically-mounted Circular Cylinder Beneath a Free Surface: Modes & Frequencies | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Seyed Mostafa Hosseinalipoor؛ Navid Haji ghafoori boukani | ||
| Iran University of Science and Technology | ||
| چکیده [English] | ||
| In this paper, a two-dimensional numerical simulation is applied to study the Vortex[1]Induced Vibrations (VIV) of an elastically mounted rigid circular cylinder beneath a free surface of fluid. The effect of free surface in laminar flow (60 < Re < 130) with Fr=0.2 is investigated with considering two Gap-Ratios of 2.5, 1.5. The natural structural frequency of oscillator is assumed to match the vortex shedding frequency for a stationary cylinder at Re=100. Simulations of VIV and Free Surface of fluid flow have separately shown good agreement with previous results. User Defined Function (UDF) hooked in the Software is given to couple the motion of cylinder to flow motion. For simulation of free surface, Volume of fluid (VOF) method is used. This paper is the second part of an investigation about effects of Free Surface of fluid on VIV phenomena. The effects of Free Surface is investigated with using a comparison of vortex shedding modes and non-dimensional frequency diagrams for the two Gap-Ratios. With approaching cylinder to free surface, results shows changing type of vortex shedding modes, abatement in lock-in region, increasing Strouhal number and non[1]dimensional frequency ratio. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Vortex induced vibration, free surface, Lock-in region, Vortex shedding modes | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] W.K. Blake, Mechanics of flow-induced sound and vibration, Volume 1: General concepts and elementary sources, Academic press, 1986. [2] T. Sarpkaya, A critical review of the intrinsic nature of vortex-induced vibrations, Journal of fluids and structures, 19(4) (2004) 389-447. [3] N. Jauvtis, C. Williamson, Vortex-induced vibration of a cylinder with two degrees of freedom, Journal of Fluids and Structures, 17(7) (2003) 1035-1042. [4] S. Singh, S. Mittal, Vortex-induced oscillations at low Reynolds numbers: hysteresis and vortex-shedding modes, Journal of Fluids and Structures, 20(8) (2005) 1085-1104. [5] R. Willden, J. Graham, Three distinct response regimes for the transverse vortex-induced vibrations of circular cylinders at low Reynolds numbers, Journal of Fluids and Structures, 22(6-7) (2006) 885-895. [6] G. Parkinson, Phenomena and modelling of flow- induced vibrations of bluff bodies, Progress in Aerospace Sciences, 26(2) (1989) 169-224. [7] Korkischko, J.R. Meneghini, Experimental investigation of flow-induced vibration on isolated and tandem circular cylinders fitted with strakes, Journal of Fluids and Structures, 26(4) (2010) 611- 625. [8] S. Sen, S. Mittal, G. Biswas, Flow past a square cylinder at low Reynolds numbers, International Journal for Numerical Methods in Fluids, 67(9) (2011) 1160-1174. [9] S.M. Hasheminejad, M. Jarrahi, Numerical simulation of two dimensional vortex-induced vibrations of an elliptic cylinder at low Reynolds numbers, Computers & Fluids, 107 (2015) 25-42. [10]S.M. Hosseinalipoor, N. Hajighafoori Boukani, Numerical Investigation of Vortex-Induced Vibrations of an Elastically-Mounted Circular Cylinder beneath a Free Surface, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 50(4) (2018) 727-740. [11]Z. Han, D. Zhou, J. Tu, C. Fang, T. He, Flow over two side-by-side square cylinders by CBS finite element scheme of Spalart–Allmaras model, Ocean Engineering, 87 (2014) 40-49. [12]Z. Han, D. Zhou, T. He, J. Tu, C. Li, K.C. Kwok, C. Fang, Flow-induced vibrations of four circular cylinders with square arrangement at low Reynolds numbers, Ocean Engineering, 96 (2015) 21-33. [13] T. He, Semi-implicit coupling of CS-FEM and FEM for the interaction between a geometrically nonlinear solid and an incompressible fluid, International Journal of Computational Methods, 12(05) (2015) 1550025. [14]T. He, A partitioned implicit coupling strategy for incompressible flow past an oscillating cylinder, International Journal of Computational Methods, 12(02) (2015) 1550012. [15]T. He, On a partitioned strong coupling algorithm for modeling fluid–structure interaction, International Journal of Applied Mechanics, 7(02) (2015) 1550021. [16]J.B. Wanderley, G.H. Souza, S.H. Sphaier, C. Levi, Vortex-induced vibration of an elastically mounted circular cylinder using an upwind TVD two- dimensional numerical scheme, Ocean Engineering, 35(14-15) (2008) 1533-1544. [17]Z. Pan, W. Cui, Q. Miao, Numerical simulation of vortex-induced vibration of a circular cylinder at low mass-damping using RANS code, Journal of Fluids and Structures, 23(1) (2007) 23-37. [18]H. Al-Jamal, C. Dalton, Vortex induced vibrations using large eddy simulation at a moderate Reynolds number, Journal of fluids and structures, 19(1) (2004) 73-92. [19] H. Miyata, N. Shikazono, M. Kanai, Forces on a circular cylinder advancing steadily beneath the free-surface, Ocean engineering, 17(1-2) (1990) 81-104. [20]J. Sheridan, J.-C. Lin, D. Rockwell, Flow past a cylinder close to a free surface, Journal of Fluid Mechanics, 330 (1997) 1-30. [21]P. Reichl, K. Hourigan, M. Thompson, Flow past a cylinder close to a free surface, Journal of Fluid Mechanics, 533 (2005) 269-296. [22]S.M. Hosseinalipoor, N. Hajighafoori Boukani, Numerical Investigation of Flow past a Circular Cylinder beneath a Free Surface with Volume of Fluid Method, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 49(1) (2017) 11-18. [23]J. Carberry, J. Sheridan, D. Rockwell, Cylinder oscillations beneath a free-surface, European Journal of Mechanics-B/Fluids, 23(1) (2004) 81-88. [24]J.-C. Lin, D. Rockwell, Horizontal oscillations of a cylinder beneath a free surface: vortex formation and loading, Journal of Fluid Mechanics, 389 (1999) 1-26. [25]C. Bozkaya, S. Kocabiyik, L. Mironova, O. Gubanov, Streamwise oscillations of a cylinder beneath a free surface: free surface effects on vortex formation modes, Journal of computational and applied mathematics, 235(16) (2011) 4780-4795. [26]C. Bozkaya, S. Kocabiyik, Free surface wave interaction with an oscillating cylinder, Applied Mathematics Letters, 27 (2014) 79-84. [27]T. Prasanth, S. Mittal, Vortex-induced vibrations of a circular cylinder at low Reynolds numbers, Journal of Fluid Mechanics, 594 (2008) 463-491. [28]P. Anagnostopoulos, P. Bearman, Response characteristics of a vortex-excited cylinder at low Reynolds numbers, Journal of Fluids and Structures, 6(1) (1992) 39-50. [29]C.W. Hirt, B.D. Nichols, Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries, Journal of Computational Physics, 39(1) (1981) 201-225. [30]A. Roshko, On the development of turbulent wakes from vortex streets, (1954). | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,420 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 2,040 |
||
