تحلیل آکوستیک جریان آشفته حول استوانه نوسانی و ثابت در رینولدزهای ۳۰۰۰، ۴۰۰۰ و ۵۰۰۰

پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 1098-ISAV2025 (R2)
نویسندگان
1تهران دانشگاه تربیت مدرس دانشکده علوم پایه گروه فیزیک ماده چگال
2ایران، زنجان، بلوار دانشگاه، دانشگاه زنجان، دانشکده مهندسی مکانیک
چکیده
تحلیل هیدروآکوستیکی جریان سه بعدی و آشفته حول استوانه در محدوده رینولدزهای ۳۰۰۰ ،۴۰۰۰ و ۵۰۰۰ در دو حالت ثابت
و نوسانی به صورت عددی انجام شده است. نوسان استوانه در راستای عمود بر جریان اصلی با فرکانس 0/23 هرتز و دامنه 0/4
متر اعمال شد تا تاثیر تحریک خارجی بر حرکت جدایش گردابه ها و تولید صدا بررسی گردد. شبیه سازی با استفاده از روش
حجم محدود در نرم افرار اپن فوم و مدل اشفتگیSpalart-Allmaras DDES، ترکیبی از مدل LES وRANS،
استفاده شده و تحلیل آکوستیکی بر پایه معادله فاکس-ویلیامز هاوکینگز FW-H با بهره گیری از نقاط مشاهده گر مشخص
شده صورت گرفت. نتایج نشان می دهد که نوسان استوانه باعث افزایش فرکانس گردابه ها می گردد. همچنین در ادامه ضرایب
نیروی درگ و لیفت مورد بررسی قرار می گیرد . بر اساس آنالوژی فاکس-ویلیامز هاوکینگز ، افزایش تابش صوتی به تقویت مؤلفه
دو قطبی نیروهای سطحی روی استوانه نسبت داده می شود. بنابراین، حرکت نوسانی استوانه مکانیسم غالب تولید صوت را تغییر
داده و قفل شدگی فرکانسی کلاسیک بین رهایش گردابه ها و تحریک سازه را ایجاد نمی کند. این یافته ها پیامدهای مهمی برای
طراحی سازه های جریان پذیر و کاهش نویز آکوستیکی دارند.
کلیدواژه ها
 
Title
"Acoustic analysis of turbulent flow around oscillating and stationary cylinders at Reynolds numbers 3000, 4000, and 5000."
Authors
niloofar kamalkhani, zahra shomali, jafar ghazanfarian
Abstract
Hydroacoustic analysis of three-dimensional turbulent flow around a cylinder in the Reynolds number range of 3000, 4000, and 5000 has been carried out numerically in both stationary and oscillating cases. The cylinder oscillation was applied in the direction perpendicular to the main flow with a frequency of 0.23 Hz and an amplitude of 0.4 m, in order to investigate the effect of external excitation on vortex shedding and sound generation. The simulation was performed using the finite volume method in OpenFOAM, employing the Spalart–Allmaras DDES turbulence model, which combines LES and RANS approaches. Acoustic analysis was conducted based on the Ffowcs-Williams–Hawkings (FW-H) equation, utilizing specified observer points.
The results show that cylinder oscillation increases the vortex shedding frequency. Furthermore, the drag and lift coefficients were examined. According to the Ffowcs-Williams–Hawkings analogy, the increase in acoustic radiation is attributed to the amplification of the dipole component of surface forces on the cylinder. Therefore, the oscillatory motion of the cylinder alters the dominant sound generation mechanism and does not create the classical frequency lock-in between vortex shedding and structural excitation. These findings have significant implications for the design of flow-exposed structures and the reduction of acoustic noise.
Keywords
- Hydroacoustic analysis, -Spalart-Allmaras DDES, - Ffowcs Williams–Hawkings (FW-H) equation, - Vortex shedding