مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مقایسه کارایی روش های عددی مختلف در شبیه سازی جریان و تولید صدا حول سیلندر مربعی در زوایای حمله مختلف

نویسندگان
1 کارشناس ارشد
2 دانشیار دانشگاه یزد
3 دانشجوی دکتری
چکیده
در پژوهش حاضر، جریان آشفته هوا بر روی سیلندر مربعی سه بعدی به روش عددی با استفاده از دو مدل اغتشاشی انتقال تنش برشی κ-ω و رهیافت گردابه های بزرگ در سه عدد رینولدز 5000، 46000 و 69000 شبیه سازی شده است. سطح فشار صوت در دوردست آکوستیکی و بر روی سطح سیلندر مربعی در شش زاویه حمله مختلف محاسبه شده است. با مقایسه نتایج حل عددی حاضر با نتایج تجربی موجود صحت نتایج و اعتبار سنجی انجام شده است. همچنین نتایج عددی حاضر با نتایج عددی انجام شده دیگر مورد مقایسه قرار گرفته است. مشخص گردید که نتایج حل جریان و سطح فشار صوت مطابقت قابل قبولی با نتایج تجربی و عددی دیگران دارند. نوسانات نیروی برآ، پسا و آشفتگی جریان از عوامل تأثیر گذار بر سطح فشار صوت هستند. در زاویه حمله 13 درجه کمترین سطح فشار صوت، ضریب درگ، ضریب نوسانات نیروی برآ و کمینه شدن ضریب برآ اتفاق افتاده است. با مقایسه نتایج عددی دو مدل اغتشاشی انتقال تنش برشی κ-ω و رهیافت گردابه های بزرگ محاسن و معایب هر روش بررسی شده است. هر دو مدل اغتشاشی نتایج را با اختلاف قابل قبولی پیش بینی کرده اند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Comparison of different methods of numerical simulation of flow and sound fields around a square cylinder at various incidence angles

نویسندگان English

Mohsen Mohamadrezaei 1
Ali Akbar Dehghan 2
Alireza Movahedi 3
چکیده English

In current study turbulent flow around a 3D square cylinder is modeled using large eddy simulation and shear stress k-ω turbulence modeling for three values of Reynolds numbers 5000, 46000 and 69000. The flow and sound field simulations are conducted by using fluent commercial software. Sound pressure level in the acoustical far field and on the surface of the square cylinder at incidence are evaluated for six angles of attack. Flow induced sound at far field is predicted by employing FWH analogy while sound pressure level over the surface model is directly estimated by measuring the unsteady surface pressures. The results of the present study showed good agreement with the available experimental results. The fluctuating lift and drag forces acting on the square rod and flow turbulence are the main sources of the acoustic field generation. It is noticed that the minimum of drag coefficient, mean and root mean squared (rms) value of lift coefficient, and sound pressure level in acoustical far field occurred at 13 angle of attack. The maximum Strouhal number occurred at 13o angle of attack. The Strouhal number for all angles of attack is noticed to be independent of the flow Reynolds number. Both turbulence models considered in this study predict the acoustic and flow features within an acceptable accuracy.

کلیدواژه‌ها English

Square cylinder
turbulence
Sound pressure level
κ-ω SST