بررسی تجربی طیف فرکانسی ریزش گردابه‌های ناشی از مدل مثلثی در زاویه‌های مختلف جریان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده مکانیک، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

چکیده

مبنای عملکرد دبی‌سنج گردابه‌ای رابطه خطیQ=KF  ( K عدد ثابت و  F فرکانس ریزش گردابه ­ها) است. لذا دقت دبی‌سنج فقط تابعی از دقت اندازه‌گیری فرکانس داده‌ها می‌باشد. به منظور مشخص نمودن دقت اندازه‌گیری فرکانس ریزش گردابه‌ها، نیاز است که طیف فرکانسی آن بررسی شود. در این تحقیق تجربی، طیف فرکانسی ریزش گردابه‌های ناشی از مدل مثلث متساوی‌الاضلاع به ضلع 10 میلی‌متر در پایین‌دست مدل با استفاده از تونل باد و دستگاه جریان‌سنج سیم‌داغ اندازه‌گیری و با استفاده از توزیع نرمال گاوس برازش شده است . با توجه به سطح اطمینان مورد نظر، دقت اندازه‌گیری فرکانس ریزش گردابه‌ها بررسی و تغییرات آن با استفاده از انحراف معیار توزیع نرمال، کمی‌سازی شده است. نتایج نشان می‌‌دهد تغییرات عدد استروهال برای اعداد رینولدز بالاتر از 1200 مستقل از عدد رینولدز بوده ولی به زاویه جریان وابسته است. با در نظر گرفتن سطح اطمینان 95%، حداکثر خطای اندازه‌گیری فرکانس ریزش گردابه‌ها برای مدل مثلثی در زاویه °60، 1/53% و برای زاویه °0 این خطا 2/46% می‌باشد. میزان انحراف معیار طیف فرکانسی در جهت جریان دارای روند افزایشی بوده ولی در جهت عمود بر جریان خارج از ناحیه جدایش، ثابت می‌باشد. هنگامی‌که زاویه جریان در بازه  23>α>                     است، خطای اندازه‌گیری فرکانس ریزش گردابه‌ها تا حدود 9% افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of the Frequency Spectra of Vortex Shedding from a Triangular Bluff Body at Different Flow Angles

نویسندگان [English]

  • Ehsan Ardekani
  • Foad Farhani
  • Mohammad Ali Ardakani
Department of Mechanical Engineering, Iranian Research Organization for Science and Technology (IROST), Tehran, Iran
چکیده [English]

The base of the vortex flowmeter is the linear relationship  ( is a constant and  is vortex shedding frequency). Therefore, the accuracy of the flow meter is only a function of the vortex shedding frequency measurement accuracy. To determine the frequency measurement accuracy, it is necessary to investigate its frequency spectrum. In this research, vortex shedding and its frequency spectrum downstream of an equilateral triangular model of 10 mm side have been investigated experimentally in a closed-type wind tunnel using a hot-wire anemometer. The vortex shedding frequency spectra were fitted using the normal Gauss distribution, and based on the expected confidence level, the accuracy of the frequency measurement was evaluated and its changes were quantified using the standard deviation of the normal distribution. Results show for Re >1200, the Strouhal number variation is independent of the Re number, and it is only a function of the flow angle. Also, for a 95% confidence level, the maximum frequency measurement error for the triangular model is 1.53% for and 2.46% for . The standard deviation of the frequency spectra has an increasing trend streamwise, however, it is constant spanwise outside the wake region. When the flow angle is in the range of , the measurement error increases to about 9%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hot-wire Anemometer
  • Strouhal Number
  • Triangular Model
  • Vortex Flowmeter
  • Vortex Shedding Frequency Spectrum

مراجع

[1] M. Ardekani, Air flow measurement in experimental fluid mechanics, Iranian Research Organization on Science and Technology, Iran, (2014). (in persian)
[2] R.W. Miller, Flow measurement engineering handbook, United States: N. p., (1983). Web.
[3] Y. Jinwen, Z. Yufei, C. Haixin, Flow Control Mechanisms of the Karman-Vortex Generator in Conical Diffuser Separation, 7TH EUROPEAN CONFERENCE FOR AERONAUTICS AND SPACE SCIENCES (EUCASS), (2017), 405-413.
[4] J. Yang, Y. Zhang, H. Chen, S. Fu, Flow separation control in a conical diffuser with a Karman-vortex generator, Aerospace Science and Technology, 106 (2020) 106076.
[5] 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.
[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] J. Derakhshandeh, M.M. Alam, A review of bluff body wakes, Ocean Engineering, 182 (2019) 475-488.
[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] N. Agrwal, S. Dutta, B.K. Gandhi, Experimental investigation of flow field behind triangular prisms at intermediate Reynolds number with different apex angles, Experimental Thermal and Fluid Science, 72 (2016) 97-111.
[10] 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(3) (1994) 375-399.
[11] E. Ardekani, A. Teymourtash, M.A. Ardakani, Experimental Investigation on Flow Downstream of a Triangular Bluff Body at Different Angles, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 53(1 (Special Issue)) (2021) 427-436. (in persian)
[12] M. Swaminathan, G. Rankin, K. Sridhar, A note on the response equations for hot-wire anemometry, (1986).
[13] Z.Y. Ng, T. Vo, W.K. Hussam, G.J. Sheard, Two-dimensional wake dynamics behind cylinders with triangular cross-section under incidence angle variation, Journal of Fluids and Structures, 63 (2016) 302-324.
[14] B. Forouzi Feshalami, S. He, F. Scarano, L. Gan, C. Morton, A review of experiments on stationary bluff body wakes, Physics of Fluids, 34(1) (2022).
[15] F.E. Jørgensen, How to measure turbulence with hot-wire anemometers: a practical guide, Dantec dynamics, 2001.
[16] M. Ardekani, F. Farhani, Experimental study on response of hot wire and cylindrical hot film anemometers operating under varying fluid temperatures, Flow Measurement and Instrumentation, 20(4-5) (2009) 174-179.
[17] V. Seshadri, The inverse Gaussian distribution: statistical theory and applications, Springer Science & Business Media, 2012.
[18] M. Ardekani, F. Farhani, A. Nourmohammadi, Experimental study of drag coefficient of multistrand wires using single normal hot-wire anemometer probe, Flow Measurement and Instrumentation, 50 (2016) 237-244.
[19] M. Ardekani, Hot-wire calibration using vortex shedding, Measurement, 42(5) (2009) 722-729.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 56، شماره 5
1403
صفحه 679-698

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار