بررسی تجربی جریان هوا پایین‌دست مدل مثلثی در زوایای مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

چکیده

پدیده ریزش گردابه‌ها از اجسام لبه‌پهن از جمله مدل مثلثی، از پدیده‌های مهم جریان سیالات است. با بررسی ریزش گردابه‌‌ها و جریان هوا در پایین‌دست مدل مثلثی می‌‌توان دبی‌‌سنج ‌‌جریان هوا از نوع گردابه‌‌ای را طراحی نمود و یا دستگاه جریان‌‌سنج سیم‌‌‌داغ را در سرعت‌‌های پایین کالیبره نمود. در این مقاله توزیع سرعت جریان هوا، توزیع شدت اغتشاش‌‌های آن و ریزش گردابه‌‌های ناشی از مدل مثلث متساوی‌الاضلاع به ضلع 10 میلی‌متر بررسی شد، این تحقیقات با استفاده از تونل باد و دستگاه جریان‌سنج سیم‌داغ انجام گرفته است. نتایج نشان می‌‌دهد زاویه جریان هوا تأثیر شدیدی بر توزیع سرعت جریان هوا و شدت اغتشاش‌‌های آن ندارد. ولی تغییرات عدد استروهال نسبت به زاویه جریان بالا می‌‌باشد، به‌طوری‌که عدد استروهال در زاویه 20 درجه بیشترین مقدار را معادل23/0 و در زاویه 62 درجه کمترین مقدار را معادل 133/0 دارا می‌‌باشد. نتایج نشان می‌‌دهد مناسب‌‌ترین زاویه برای استفاده در دبی‌‌سنج 62 درجه می‌باشد. برای کالیبراسیون جریان‌‌سنج سیم‌‌داغ نیاز است که علاوه بر اندازه‌‌گیری ریزش گردابه‌‌ها، سرعت جریان آزاد نیز اندازه‌‌گیری شود. در این حالت در صورتی‌‌که پراب در ناحیه 5/2= x/aو 2/5 ≥y/a≥5/2 قرار گیرد، سرعت متوسط جریان هوا که به وسیله جریان‌سنج سیم‌داغ اندازه‌گیری می‌شود، برابر سرعت جریان آزاد بوده و همچنین شدت اغتشاش‌های ناشی از مدل تأثیری بر اندازه‌گیری سرعت جریان هوا ندارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation on Flow Downstream of a Triangular Bluff Body at Different Angles

نویسندگان [English]

  • Ehsan Ardekani 1
  • alireza teymourtash 1
  • Mohammad Ali Ardakani 2
1 Engineering Department, Mechanical Engineering, Ferdowsi University, Mashhad
چکیده [English]

Study of vortex shedding and flow downstream of a triangular bluff body can be used to design a device for measuring the flow angle, a vortex flowmeter or to calibrate the hot-wire anemometer at low velocities. In this paper, flow velocity, turbulence intensity, and vortex shedding from a 10 mm triangular bluff body have been investigated experimentally using hot-wire anemometer. Results show that the flow angle has little effect on flow velocity distribution and turbulence intensity. However, variations of Strouhal number (St) with respect to the flow angle is large, so that Strouhal number at flow angle of 20 ° has the maximum value of 0.23 and at the angle of 62 °, it has the minimum value of 0.133. To calibrate the hot-wire anemometer, it is necessary to measure flow velocity in addition to the measurement of vortex shedding. Under this condition, if the probe is placed in the region: x/a=2.5 and 2.5<y/a<5.2, vortex intensity will be less than 6%, the velocity will be equal to the free stream velocity, and the vortices will be measurable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • vortex shedding
  • Turbulence intensity
  • Triangular bluff body
  • Hot-wire anemometer
  • Vortex flowmeter
[1] M.A. Ardekani, Air flow measurement in experimental fluid mechanics, Iranian Research Organization on Science and Technology, Tehran, 2014.
[2] R.W. Miller, Flow measurement engineering handbook,  (1983).
[3] H.H. Bruun, Hot-wire anemometry: principles and signal analysis, in, IOP Publishing, 1996.
[4] S. Srikanth, A. Dhiman, S. Bijjam, Confined flow and heat transfer across a triangular cylinder in a channel, International Journal of Thermal Sciences, 49(11) (2010) 2191-2200.
[5] A. Johnstone, M. Uddin, A. Pollard, Calibration of hot-wire probes using non-uniform mean velocity profiles, Experiments in Fluids, 39(3) (2005) 527-534.
[6] A. Kumar De, A. Dalal, Numerical study of laminar forced convection fluid flow and heat transfer from a triangular cylinder placed in a channel, Journal of Heat Transfer, 129(5) (2007) 646-656.
[7] S. Luo, M.G. Yazdani, Y. Chew, T. Lee, Effects of incidence and afterbody shape on flow past bluff cylinders, Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, 53.399-375(1994)(3)
[8] O. Zeitoun, M. Ali, A. Nuhait, Convective heat transfer around a triangular cylinder in an air cross flow, International Journal of Thermal Sciences, 50(9) (2011) 1685-1697.
[9] M. Swaminathan, G. Rankin, K. Sridhar, A note on the response equations for hot-wire anemometry, (1986).
[10] M. Ardekani, Hot-wire calibration using vortex shedding, Measurement, 42(5) (2009) 722-729.