ترجمه تاخیر جداسازی جریان در لایه مرزی توسط گردابه‌ها‌ی القا شده

توضیحات

 عنوان فارسی: تاخیر جداسازی جریان در لایه مرزی توسط گردابه‌ها‌ی القا شده

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

The flow separation delay in the boundary layer by induced vortices

تاخیر جداسازی جریان در لایه مرزی توسط گردابه‌ها‌ی القا شده

 

چکیده

یک سری از آزمایشات شامل روش سرعت سنجی تصویری ذرات، برای تحلیل اثر کمیِ ساختارهای گردابی ترکیب شده جهت کنترل جداسازی جریان، انجام شده‌اند. گردابه‌های در جهت جریان، از عملگر جت مصنوعی ایجاد شده و در لایه‌ی مرزیِ توسعه یافته بر روی سطح صفحه‌ی تخت، جدا می‌‌شوند. دو نوع عملگرد با راه‌اندازی‌های هندسی مختلف، برای تحلیل تکاملِ ساختارهای گردابی در نواحی نزدیک به جداره و تاثیر آن‌ها بر تاخیر جداسازیِ حاصل شده در لایه مرزی، مورد استفاده قرار گرفته است. ابتدا، یک جت تک حلقه‌ای با تغییرِ پارامترهای عملیاتی عملگر، ایجاد شده و به لایه مرزی فرستاده می‌شود تا دینامیک‌های برخورد بین ساختارهای گردابی و سیالِ نزدیک دیواره با اندازه حرکت کم، در ناحیه‌ی جدا شده ارزیابی شود. در مرحله دوم، آرایه‌ای از جت‌ها به منطقه‌ای که بطور مصنوعی جدا شده، فرستاد می‌شود تا اثربخشی ساختارهای گردابی مختلف جهت حصول اتصال مجدد جریان جدا شده در جهت گردش، ارزیابی شود.

واژگان کلیدی: لایه مرزی، جداسازی جریان، گردابه‌های در جهت جریان، عملگر جت مصنوعی

 

لیست نمادها:

واحد	مفهوم	نماد
mm	قطر حفره یا سوراخ	D
	طول حرکت بی بعد	L
m/s	سرعت مشخصه	U
mm	فاصله نرمال از دیواره	y
	زاویه حمله	α
	سرعت سینماتیک مولکولی	ν
	تنش برشی سطحی	τ
	طول صفحه شیبدار در جهت جریان	C
	دوره زمانی دیافراگم	T
	عدد ریلوندز بر اساس طول حرکت بی بعد
Hz	فرکانس نوسان دیافراگم	F
	عدد استروهال	St.
mm	فاصله تا جریان	x
mm	فاصله طولی از سوراخ وسط	z
mm	ضخامت لایه مرزی	δ
	چگالی سیال	ρ
m/s	متوسط سرعت جت
	فاصله تا جریان در صفحه شیبدار	X
mm	جابجایی قله به قله دیافراگم	Δ

 

زیر نویس‌ها:

C: اندازه حفره؛ ∞: اندازه جریان آزاد؛ o: اندازه سوراخ

بالانویس‌ها:

– : متوسط زمان

اختصارات:

معنا	مفهوم	اختصار
گردابه‌های پیچشی	Hairpin vortices	HP
عملگر جت مصنوعی	Synthetic jet actuator	SJA
نسبت سرعت	Velocity ratio	VR
حلقه‌های گردابه‌ای یک طرفه	Tilted vortex rings	TVR
حلقه‌های گردابه‌ای کشیده	Stretched vortex rings	SVR
سرعت سنجی تصویری ذرات	Particle image velocimetry	PIV

 

1- مقدمه

در بال هواپیما، زمانی‌که لایه مرزی تا حد کافی دور از گرادیان فشار معکوس گردش می‌کند، جداسازی جریان اتفاق می‌افتد. سرعت نزدیک‌ترین ذرات به سطح، تقریبا تا صفر افت می‌کند. جریان لایه مرزی از سطح جدا می‌شود و بجای آن جریانات گردابی و گردابه‌ها تشکیل می‌شوند و منجر به افزایش کشش به‌ویژه فشار کششی می‌گردند. این مقاله، بدیع بودن عملگر جت مصنوعی (SJA) در حصول اتصال مجدد لایه مرزی جدا شده، و در نتیجه کنترل تفکیک جریان بر روی بال‌های هواپیما را توضیح می‌دهد.

با بکارگیری SJA و تحریک متناوب و اجباری دیافراگم، جتی از سیالِ محیط ایجاد شده تا دنباله‌ای از گردابه‌های متوالی در جهت جریان ایجاد گردد، که با لایه مرزی برای تبادل اندازه حرکت با سیال نسبتا کم انرژی‌تر نزدیک جداره، تعامل ایجاد شود. ساختارهای گردابی در محدوده‌ی وسیع‌تری از طول و مقیاس زمانی تولید می‌شوند و خواص منحصر به فردشان، آن‌ها را به عملگرهای سیال جذاب برای کاربردهای کنترل جریان تبدیل کرده است. اسمیت و همکاران (1999) و مالینسون و همکاران (1999) از عملگرهای دیافراگم پیزوالکتریک استفاده کرده‌اند، چرا‌که ساخت آن‌ها راحت است و می‌توانند در محدوده وسیع‌تری از فرکانس عمل نمایند. در اینجا، از عملگر پیستونی استفاده شده است چرا‌که تمرکز اصلی بر روی تکاملِ ساختارهای گردابی و تعامل آن‌ها با لایه مرزی است.

آمیتای و همکاران (2001)، جلوگیری از جداسازی را بر روی یک ماهی‌واره (بال آیرودینامیکی) متقارن نامتعارف نشان دادند. کنترل جت از دو عملگر پهلو به پهلوی مستطیلی موازی در امتداد طولی، تشکیل شده است. عدد رینولدز براساس پروفایل قوس محاسبه و در محدوده  تا  نگه داشته شده است. برای عملگرهای غیرفعال، ماهی‌واره در α>5 درجه نگه داشته شده و وقتی‌که عملگرها فعال می‌شوند، جریانی برای افزایش به >17.5α درجه، حاصل می‌شود. در نتیجه‌ی جریان اتصال مجدد یا تاخیر جداسازی، افزایش 100 درصدی در بالا کشیدگی حاصل شده و کاهش بالای 45 درصدی در فشار کشش مشاهده می‌گردد. برای α>17.5 درجه، بالا کشیدگی افزایش می‌یابد، اگرچه، افزایش بالاکشیدگی همراه با افزایش کشش است. تنسی و همکاران (2002)، از عملگر پیستونی با شکاف دهانه بر روی یک سطح استوانه‌ای، استفاده کردند و مشاهد کردند که وقتی عملگر فعال است، خط جداسازی بطور قابل توجهی به عقب کشیده می‌شود. گیلانز و ردیونیوتیز (2001) از عملگر شکاف خروجی توسعه یافته بر روی سطح بالایی ماهی‌واره‌ی NACA0051 با زوایای حمله مختلف، استفاده کردند. در زاویه حمله 20 درجه و با عملگرهای غیرفعال، جداسازی در لبه‌ی پیشرو اتفاق افتاد و وقتی‌که عملگرها فعال بودند، خط جداسازی تا 70% طول وتر به عقب کشیده شد.

اثربخشی عملگرهای جت مصنوعی جهت کنترل جداسازی جریان، در تست‌های آزمایشگاهی مشخص می‌شود. اگرچه، دینامیک‌های سیال درگیر در تعاملِ ساختارهای گردابی با لایه مرزی در نهایت باعث اتصال مجدد می‌شود، که هنوز این موضوع دور از درک کامل است. جریان نگاری توسط اشتیاق و ژانگ (2014) و بررسی‌های PIV و کریستال مایع توسط جابال و ژانگ (2010)، انواع مختلفی از ساختارهای گردابی تشکیل شده تحت پارامترهای عملیاتی مختلف را نشان می‌دهند، وقتی‌که عملگر در جریان عبوری گرادیان فشار صفر لایه مرزی، بکار گرفته شده است. جابال و ژانگ (2010)، توانستند برخی تحلیل‌های کمی را براساس سنجش‌های PIV و کریستال مایع انجام دهند و نتیجه گرفتند که حلقه‌های گردابی کشیده (SVR) مطلوب‌ترین ساختارها برای عقب انداختن خط جداسازی، هستند. ژانگ و همکاران (2005) بدون هیچ تحلیل کمی‌ای عنوان کردند که گردابه‌های پیچشی کارآمدترین ساختارها را دارند، چرا که آن‌ها دو خط موازی از تنش برشی مضاعف که ناشی از قسمت‌های با چرخش معکوس است را تولید می‌کنند. از طرفی دیگر، اغلب سنجش‌های PIV اخیر که در طول صفحه انجام گرفته است، نشان می‌دهند که وقتی حلقه‌های گردابی یک‌طرفه (TVR) به لایه مرزی فرستاده می‌شوند، افزایش برش عرضی دیواره حداکثر می‌شود.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش ترجمه مقاله

به منظور سفارش ترجمه تخصصی مقالات خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش ترجمه تخصصی