Συντελεστές αντίστασης και αδράνειας σε πλήρως ταλαντούμενη ροή γύρο από κύλινδρο

Abstract

Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται μια θεωρητική μελέτη των δυνάμεων που ενεργούν σε κύλινδρο κυκλικής διατομής τοποθετημένου κάθετα σε πλήρως ταλαντούμενο ελεύθερο ρεύμα. Προτείνεται ένα οιονεί-στατικό μοντέλο για τη δύναμη αντίστασης, ενώ η δύναμη αδράνειας υπολογίζεται βάσει της θεωρίας του ιδανικού ρευστού. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων μεταξύ θεωρητικού μοντέλου και πειραματικών δεδομένων του συντελεστή αντίστασης παρουσιάζει ποιοτική συμφωνία, με σημαντικές ποσοτικές αποκλίσεις τιμών. Διερεύνηση των αιτιών υποδεικνύει ότι η μετάβαση σε τυρβώδες οριακό στρώμα επάνω στην επιφάνεια του κυλίνδρου δεν μπορεί να περιγραφεί ικανοποιητικά από το οιονεί-στατικό μοντέλο. Η μετατόπιση του σημείου αποκόλλησης του οριακού στρώματος στην επιφάνεια του κυλίνδρου μπορεί να ληφθεί υπόψη σε ένα ημι-εμπειρικό μοντέλο δια μέσω της αλληλεξάρτησης της μέγιστης τιμής του συντελεστή αντίστασης από τα διαθέσιμα στη βιβλιογραφία πειραματικά δεδομένα για διάφορες τιμές της παραμέτρου συχνότητας, με τον αριθμό Reynolds. Σύγκριση των αποτελεσμάτων μεταξύ του ημι-εμπειρικού μοντέλου και των πειραματικών δεδομένων από τη βιβλιογραφία εμφανίζει ικανοποιητική ποσοτική συμφωνία.