شبیه سازی عددی سقوط آزاد اجسام استوانهای به کمک روش برهم نهادن شبکه
نویسندگان
1 کارشناس ارشد مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
3 استادیار، پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیر دریا، دانشگاه صنعتی اصفهان
doi
10.22044/jsfm.2016.790چکیده
جریان تراکم ناپذیر و غیردائم درحرکت سقوط آزاد اجسام استوانه ای بامقاطع دایروی، مربعی و مستطیلی به صورت عددی شبیه سازی شده است. رژیم جریان دراین شبیهسازی آرام درنظرگرفته شده وازروش برهم نهادن شبکهها استفاده گردیده است. معادلات حاکم برمسئله به دودسته معادلات اندازه حرکت مربوط به سیال ومعادلات دینامیک جسم صلب تقسیم شده اند. نیروهای اعمالی به جسم شامل نیروهای هیدرودینامیکی، نیروی گرانشی وشناوری در نظر گرفته شده اند. معادلات جریان به صورت دوبعدی به روش حجم محدود حل گردیده و شبیهسازی حرکت سقوط آزاد یک جسم استوانه ای با مقاطع مختلف دایره ای، دردوحالت مکان اولیه مرکز کانال وخارج مرکزکانال و نیز مقاطع مربعی و مستطیلی درآرایشهای گوناگون به ارائه نتایج صحت سنجی شده منجرگردیده است. نتایج بدست آمده شامل ضریب درگ برای اعداد مختلف رینولدز در بازه 5/0 تا50، تغییرات سرعت سقوط مرکز استوانه، تغییرات سرعت زاویه ای و میزان انحراف زاویه ای جسم با نتایج تجربی مقایسه شده است. همچنین سقوط آزاد دو استوانه مستطیلی و مربعی مقایسه وتطابق خوبی با مطالعات قبلی احراز شده است.
