Αλληλεπίδραση ροής με εδρασμένο εμπόδιο

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την αλληλεπίδραση ροής ρευστού με εδρασμένο ελαστικό στερεό εμπόδιο. Οι εξισώσεις κίνησης του ρευστού και του στερεού επιλύθηκαν αριθμητικά με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων με χρήση του λογισμικού COMSOL. Η μελέτη έγινε για μια σταθερή τιμή του αριθμού Reynolds με βάση το ύψος του εμποδίου ίση με 25000. Χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο k—ε για την προσομοίωση της τύρβης του πεδίου ροής με βάση τις εξισώσεις Unsteady Reynolds Averaged Navier Stokes (URANS). Εξετάστηκε η επίδραση του μέτρου ελαστικότητας του στερεού εμποδίου και της πυκνότητας του στο πεδίο ροής και στην προκαλούμενη ταλάντωση του εμποδίου. Προσδιορίσθηκαν οι κύριες συχνότητες του πεδίου ροής που σχετίζονται με την έκλυση δινών, της δύναμης που ασκείται στο στερεό εμπόδιο από το ρευστό και της ελαστικής ταλάντωσης του εμποδίου από τα αντίστοιχα σήματα μέσω του μετασχηματισμού Fourier. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η υπάρχει συντονισμός μεταξύ της ταλάντωσης του εμποδίου και της έκλυσης δινών από το ελεύθερο άκρο του εμποδίου. Γενικά, το πλάτος ταλάντωσης αυξάνει με μείωση του μέτρου ελαστικότητας του στερεού εμποδίου τόσο και μείωση της πυκνότητας του.