بررسی تغییرات ناگهانی توان مهار شده در ناحیه‌ی گالوپینگ برای دو سیلندر پشت سر هم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

در این مقاله اثر حرکت هم‌فاز و غیر هم‌فاز دو سیلندر زبر دایره‌ای پشت سر هم بر حرکت ناشی از جریان بررسی شده است. حرکت ناشی از جریان (FIM) یک پدیده است که اغلب در سازه‌های بلند و باریک که در معرض جریان عرضی هستند، رخ می‌دهد. پدیده‌‌ی ارتعاش ناشی از گردابه‌ها، یا به اختصار VIV و گالوپینگ رایج‌ترین پدیده‌‌‌‌ها در حرکت ناشی از جریان هستند که به دلیل اثر متقابل لایه‌ی برشی و کف آب سیلندر بالادست رخ می‌دهد. در این مقاله اثر فاصله‌ی دو سیلندر زبر دایره‌ای پشت سر هم بر FIM بررسی شده است. نمودارهای توان مهار شده برای سیلندر بالادست، پایین‌دست و مجموع انرژی با کمک دستگاه مبدل انرژی استخراج گردیده است. مبدل گردابه از یک جسم بلاف صلب تشکیل شده است که به صورت الاستیک روی پایه‌ای نصب می‌شود و در معرض جریان سیال قرار می‌گیرد. انرژی مکانیکی حاصل از ارتعاشات استوانه نیز توسط سیستم انتقال قدرت به ژنراتور منتقل می‌شود. معمولا با افزایش سرعت میزان انرژی مهار شده در منطقه‌ی گالوپینگ افزایش می‌یابد، اما برخلاف انتظار در محدوده‌ی سرعت‌های بین 0.9 و 1.3 متر در ثانیه، یک افت یا یک پرش ناگهانی دیده می‌شود. هدف این مقاله، یافتن دلیل حضور این تغییرات با بررسی نحوه‌ی نوسانات دو سیلندر نسبت به یکدیگر می‌باشد. یافته‌ها نشان می‌دهد که دلیل حضور افت در میزان توان مهار شده 7.23 و 25.5 درصدی به ازای سختی فنر 800 و 1200 نیوتن در متر ناشی از تغییرات در نحوه‌ی الگوی نوسانات سیلندر پایین دست می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Assi G. R. S., Bearman P.W., and Meneghini J. R., 2010. On the wake-induced vibration of tandem circular cylinders: the vortex interaction excitation mechanism. Journal of Fluid Mechanics. 661: 365–401.

Assi G. R. S., Meneghini J. R., Aranha J. A. P., Bearman P. W., and Casaprima E. 2006. Experimental Investigation of Flow-Induced Vibration Interference between Two Circular Cylinders. Journal of Fluids and Structures. 22: 819–827.

Bearman P. W. 1984. Vortex Shedding From Oscillating Bluff Bodies, Annu. Rev. Fluid Mech. 16 (1): 195–222.

Bearman P. W. 2011. Circular Cylinder Wakes and Vortex-Induced Vibrations, J. Fluid Mech 27: 648–658.

Bernitsas M. M., Ben-Simon Y., Raghavan K., and Garcia E. M. H., 2006b, The VIVACE converter: Model tests at high damping and Reynolds number around 105, Proceedings 25th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering-OMAE, Hamburg, Germany, 4-9 June2006; ASME Transactions, JOMAE Feb. 2009. 131(1): 1-13.

Bernitsas M., M. and Raghavan K. 2007a, Enhancement of vortex induced forces & motion through surface roughness control, U.S. Provisional Patent Application, United States Patent and Trademark Office, Patent# 8,042,232 November 1. 2011.

Govardhan R. Williamson C.H.K. 2000. Modes of vortex formation and frequency response of a freely vibrating cylinder.J.FluidMech. 420: 85–130.

Park H., R. 2012. Mapping of Passive Turbulence Control to Flow Induced Motions of Circular Cylinders. Ph.D. dissertation. University of Michigan, USA.

Sarpkaya T. 2004. A Critical Review of the Intrinsic Nature of Vortex- Induced Vibrations. J. Fluids Structures. 19(4): 389–447.

Sun Q., Alam Md. M., and Zhou Y. 2015. Fluid-Structure Coupling between Two Tandem Elastic Cylinders, Procedia Engineering. 126: 564-568.

To A. P., Lam K. M., 2007. Flow-induced vibration of a flexible mounted circular cylinder in the proximity of a larger cylinder downstream, Journal of Fluids and Structures. 23: 523-528.

Williamson C. H. K. and Govardhan R. 2004. Vortex-Induced Vibrations.  Annu. Rev. Fluid Mech. 36: 413–455.

Zdravkovich M. M., 1977a. Review of Flow Interference between Two Circular Cylinders in Various Arrangements. Journal of Fluids Engineering. 99: 618–633.

Zdravkovich M., M. 1997. in: E. Achenbach (Ed.), Flow Around Circular Cylinders. vol. 1. Oxford University Press. Oxford. UK.

Zdravkovich M., M. 2002. in: E. Achenbach (Ed.), Flow Around Circular Cylinders. vol. 2. Oxford University Press. Oxford. UK.