Observaciones Experimentales sobre las Características de Flujo alrededor de un Cilindro Circular y Cuadrado Montado en Pared de Bajo Relación de Aspecto
Autores: Hajimirzaie, Seyed M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Observaciones Experimentales sobre las Características de Flujo alrededor de un Cilindro Circular y Cuadrado Montado en Pared de Bajo Relación de Aspecto
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estructuras de media de despertar
Cubo
Cilindro circular
Número de Reynolds
Grosor de la capa límite
Velocimetría de imágenes de partículas digitales bidimensionales
Licencia
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Se investigaron experimentalmente las estructuras de estela media de un cubo (cilindro cuadrado) y un cilindro circular con una relación de aspecto de altura a ancho de 1.0, a un número de Reynolds de 1.78 x 10^4 basado en el ancho del obstáculo. El grosor de la capa límite fue de 0.14 de la altura del obstáculo. El estudio se realizó utilizando anemometría térmica y velocimetría de imágenes de partículas digitales bidimensionales (DPIV). Las estructuras a lo largo del flujo observadas en la estela media para ambos cilindros incluían pares de vórtices bien conocidos de punta y de herradura (HS), así como estructuras adicionales similares a los vórtices de base. Además de los vórtices de punta, de base y de HS, en la estela cercana del cubo, se observaron dos pares de estructuras a lo largo del flujo que rotaban en sentido contrario, incluyendo vórtices superiores y de bodega. La existencia de vórtices de base formados en la estela cercana para ambos obstáculos es una observación única y no se ha reportado previamente para obstáculos de baja relación de aspecto en capas límite delgadas. Se propuso un modelo de evolución de vórtices en arco, en el que las estructuras en arco fueron deformadas por el flujo de cizallamiento externo para explicar los vórtices de base observados en la estela del cilindro. Se observó una frecuencia dominante débil de St = f0D/Uinfinito = 0.114 a lo largo de la altura para el cubo, mientras que no se apreciaron picos espectrales discernibles en la estela del cilindro. El análisis espectral cruzado reveló que la emisión era simétrica (en fase) tipo arco para el cilindro y predominantemente anti-simétrica (fuera de fase) tipo Karman para el cubo. El estudio hace contribuciones fundamentales a la comprensión del campo de flujo que rodea a los cilindros de baja relación de aspecto.
Descripción
Se investigaron experimentalmente las estructuras de estela media de un cubo (cilindro cuadrado) y un cilindro circular con una relación de aspecto de altura a ancho de 1.0, a un número de Reynolds de 1.78 x 10^4 basado en el ancho del obstáculo. El grosor de la capa límite fue de 0.14 de la altura del obstáculo. El estudio se realizó utilizando anemometría térmica y velocimetría de imágenes de partículas digitales bidimensionales (DPIV). Las estructuras a lo largo del flujo observadas en la estela media para ambos cilindros incluían pares de vórtices bien conocidos de punta y de herradura (HS), así como estructuras adicionales similares a los vórtices de base. Además de los vórtices de punta, de base y de HS, en la estela cercana del cubo, se observaron dos pares de estructuras a lo largo del flujo que rotaban en sentido contrario, incluyendo vórtices superiores y de bodega. La existencia de vórtices de base formados en la estela cercana para ambos obstáculos es una observación única y no se ha reportado previamente para obstáculos de baja relación de aspecto en capas límite delgadas. Se propuso un modelo de evolución de vórtices en arco, en el que las estructuras en arco fueron deformadas por el flujo de cizallamiento externo para explicar los vórtices de base observados en la estela del cilindro. Se observó una frecuencia dominante débil de St = f0D/Uinfinito = 0.114 a lo largo de la altura para el cubo, mientras que no se apreciaron picos espectrales discernibles en la estela del cilindro. El análisis espectral cruzado reveló que la emisión era simétrica (en fase) tipo arco para el cilindro y predominantemente anti-simétrica (fuera de fase) tipo Karman para el cubo. El estudio hace contribuciones fundamentales a la comprensión del campo de flujo que rodea a los cilindros de baja relación de aspecto.