Vortex-induced vibrations of an elastically mounted circular cylinder in two degrees of freedom
İki serbestlik dereceli, elastik bağlı bir dairesel silindirde vortekslerin indüklediği titreşimler
- Tez No: 127038
- Danışmanlar: PROF. DR. M. FEVZİ ÜNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Silindir, Titreşim, Vorteks yöntemi, Cylinder, Vibration, Vortex method
- Yıl: 2002
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İKİ SERBESTLİK DERECELİ, ELASTİK BAĞLI BİR DAİRESEL SİLİNDİRDE VORTEKSLERİN İNDÜKLEDİĞİ TİTREŞİMLER ÖZET Akışkan- Yapı etkileşimlerine çoğu mühendislik alanında rastlanmaktadır. Bu etkileşimler yapının titreşimlerini arttırır ve bazı istenmeyen şartlar altında yapısal hasarlara neden olabilir. Sıklıkla karşılaşılan bir akış-yapı etkileşimi, yapıdan ayrılan vortekslerin yapı üzerinde titreşimler indüklemesi şeklindedir. Bu çalışmada, üniform bir akış alam içinde iki serbestlik derecesine sahip olacak şekilde elastik olarak bağlı bir dairesel silindirin vortekslerce indüklenen titreşimleri“Vortex in Celi”tekniğini de kapsayan ayrık vorteks metodu ile sayısal olarak incelenmiştir. Tüm hesaplamalarda silindirin çapma bağlı Re sayısı 200 olarak alınmıştır ve silindir hareketi kütle-yay-sönüm sistemi ile modellenmiştir. Akışkan hareketi ve yapısal tepkiler iteratif olarak çözülmüştür. Bu sayede akışkan ve yapı arasındaki etkileşim uygun şekilde ele alınabilmiştir. Silindirin tepkisi, indüklenen kuvvetler, vorteks oluşum frekansı ve iz vorteks yapısı analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu analizlerde,, yapının, M*=m/(pD2) akışkan yoğunluklar oranının silindir tepkisine etkisi (burada m yapısal kütle, p akışkanın yoğunluğu, D de silindirin çapıdır) fn /fs* frekanslar oranının (burada fn yapısal frekans, fs* ise rijit silindirin vorteks oluşum frekansıdır.) bir fonksiyonu olarak, indirgenmiş sönümleme parametresi Sg=0.01 sabit değeri için incelenmiştir. Sabit Strouhal sayısında, Sg, sönümleme faktörü ve M* yoğunluklar oram çarpımı ile doğru orantılıdır. M* kütle parametresinin 1 ile 10 arasında değişen beş ayrı değeri için inceleme yapılmıştır. Silindirin vortekslerce indüklenen tepkisinin önemli bir ölçüde olabilmesi için fn/fs* frekanslar oranının 1.0 değeri civarında daha yoğun olmak üzere 0.65 ile 2.60 arasında çeşitli değerleri için inceleme yapılmıştır. Kilitlenme“ Lock on ”olayım tesbit edebilmek için deplasman faz grafikleri, sürükleme, taşıma kuvvet katsayıları ve bunlara karşı gelen akış hallerinin zamanla değişimi çözülmüş ve irdelenmiştir. Sonuçlar önceki çalışmalardakilerle karşılaştırılmış ve uygunluklar bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
VORTEX-INDUCED VIBRATIONS OF AN ELASTICALLY MOUNTED CmCULAR CYLINDER IN TWO DEGREES OF FREEDOM SUMMARY Fluid-Structure Interactions occur in many engineering fields. These interactions give rise to complicated vibrations of the structures and can cause structural damage under certain unfavourable conditions. A common fluid-structure interaction problem is the flow-induced vibrations of a structure caused by vortex shedding from the structure. In this study, a numerical study of a uniform flow past an elastically mounted circular cylinder using the discrete vortex method incorporating the vortex in cell (VIC) technique has been undertaken. The Reynolds number based on the cylinder diameter is kept at 200 for all calculations and the cylinder motion is modelled by a spring-damper-mass system. The fluid motion and the structural responses are solved in an iterative way so that the interactions between the fluid and the structure can be accounted for properly. Analyses of the cylinder responses, the induced forces, the vortex shedding frequency and the vortex structure in the wake have been carried out. In these analyses, effect of structure to fluid density ratio M*=m/(pD ) (where m is the structural mass, p is the fluid density, D is the cylinder diameter) as function of the frequency ratio fn/fs* (where f" is the structural frequency, fs* is the natural vortex shedding frequency of rigid cylinder) is examined for a constant reduced damping parameter Sg=O.01. At a constant Strouhal number, Sg is proportional to multiplication of damping factor with M*. Five different values of mass parameter M* extending from 1 to 10 are examined. In order to have a significant vortex-induced response, the frequency ratio, fn/fs*, ranges from 0.65 to 2.6, with most of the cases concentrated around fn/fs*=l. Drag, lift coefficients, cylinder oscillations in x and y directions and the variation with time of the corresponding wake structures are examined to find the locking-on region. The results are compared with previous numerical studies. A fair agreement is found. IX
Benzer Tezler
- Küt cisimler etrafındaki dalga hareketinin vorteks metodu ile analizi
Başlık çevirisi yok
SERPİL ÖZKILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAHİR YAVUZ
- Sabit çıkış projeksiyon alanı ve lüle yüksekliğine sahip dairesel kesitli üç boyutlu hava yastıklarının mukayeseli etüdü
A Comparative study of three-dimensional air cushions with circular cross section, exit projection area and constant nozzle height
ARMAĞAN İNALHAN
- Hidrofoillerde derinlik ve kat-kat etkisinin incelenmesi
An Investigation of depth and cascade effect on hydrofoils
AYDIN ŞALCI
- Development of a panel method for the study of two-dimensional potential flow for single and two-element airfoils
Başlık çevirisi yok
MOHAMED MAHMOUD BAHBAH
- Sayısal yükseklik modeli ve multikuadrik enterpolasyon yöntemi
Başlık çevirisi yok
ÇETİN CÖMERT
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Jeodezi ve FotogrametriKaradeniz Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDAL KOÇAK
