Simulaciones transitorias basadas en el vórtice de un cilindro circular cónico
Autores: Chen, Jiann-Lin; Hsu, Shu-Han; Chu, Chun-Lin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Simulaciones transitorias basadas en el vórtice de un cilindro circular cónico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Técnicas numéricas
Estructuras de flujo
Cilindro circular cónico
Dinámica de fluidos computacional
Desprendimiento de vórtices
División de vórtices
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se han desarrollado técnicas numéricas para estudiar las estructuras de flujo en la estela detrás de un cilindro circular cónico a través de la dinámica de fluidos computacional. El número de Reynolds, basado en el diámetro medio del cilindro cónico, es 4 x 10^3; aquí, la capa límite en la superficie del cilindro es laminar antes de separarse en una estela turbulenta. Para modelar este flujo turbulento transitorio, se adoptó una simulación de grandes remolinos y se determinaron las frecuencias de desprendimiento de vórtices utilizando la transformada rápida de Fourier. Se abordaron los comportamientos fundamentales de las distribuciones celulares de frecuencias de desprendimiento de vórtices, los mecanismos de división de vórtices y la reorganización de celdas de vórtices. Se observaron dos celdas de vórtices de frecuencia constante en el número de Reynolds operativo, y los respectivos números de Strouhal fueron validados experimentalmente. Las visualizaciones numéricas del flujo mostraron que los vórtices de desprendimiento en la dirección del ancho están bien alineados, mientras que la división de vórtices parece desconectar las líneas de vórtices. Se ilustraron los coeficientes de presión en zonas específicas y posiciones angulares del cilindro cónico para explorar la correlación de la variación de presión con el desprendimiento de vórtices. Los resultados mostraron que la división de vórtices se inicia y completa en la separación de la capa límite. Además, se elaboraron técnicas numéricas para que los lectores aborden problemas similares.
Descripción
Se han desarrollado técnicas numéricas para estudiar las estructuras de flujo en la estela detrás de un cilindro circular cónico a través de la dinámica de fluidos computacional. El número de Reynolds, basado en el diámetro medio del cilindro cónico, es 4 x 10^3; aquí, la capa límite en la superficie del cilindro es laminar antes de separarse en una estela turbulenta. Para modelar este flujo turbulento transitorio, se adoptó una simulación de grandes remolinos y se determinaron las frecuencias de desprendimiento de vórtices utilizando la transformada rápida de Fourier. Se abordaron los comportamientos fundamentales de las distribuciones celulares de frecuencias de desprendimiento de vórtices, los mecanismos de división de vórtices y la reorganización de celdas de vórtices. Se observaron dos celdas de vórtices de frecuencia constante en el número de Reynolds operativo, y los respectivos números de Strouhal fueron validados experimentalmente. Las visualizaciones numéricas del flujo mostraron que los vórtices de desprendimiento en la dirección del ancho están bien alineados, mientras que la división de vórtices parece desconectar las líneas de vórtices. Se ilustraron los coeficientes de presión en zonas específicas y posiciones angulares del cilindro cónico para explorar la correlación de la variación de presión con el desprendimiento de vórtices. Los resultados mostraron que la división de vórtices se inicia y completa en la separación de la capa límite. Además, se elaboraron técnicas numéricas para que los lectores aborden problemas similares.