ضریب دراگ استوانه‌های مدور در جریان توریولانس جو (اتمسفر) (هواشناسی)

ضریب دراگ استوانه‌های مدور در جریان توربولانس جو (اتمسفر)

یك آزمایش روی ضریب دراگ استوانه‌های مدور برای بررسی طوفان كاگوشیمای ژاپن اجرا شد. یك دستگاه سادة اندازه‌گیی ضریب دراگ كه قابلیت چرخش نیز دارد به صورت عمودی در یك فضای باز در برابر جریان متوسط باد قرار می‌گیرد. استفاده از این وسیله به ما در اندازه‌گیری ضریب دراگ (cd) استوانه‌های مدور كمك می‌كند.

نتایج نشان می‌دهند كه مقادیر ضریب دراگ (cd) سیلندرها در جریان با توربولانس بالای جو، تقریباً با آزمایشات جریان آرام داخل تونل باد برابر است. این مطالب بر این موضوع دلالت دارد كه نیروی دراگ سیلندر در جریان توربولانس با مقیاس بزرگ
(Large – scale) نزدیك به مقادیر جریان آرام است.

مقدمه

خصوصیات آیرودینامیكی bluff bodies در جریان توربولانس جو یكی از مهمترین موضوعات در مهندسی باد است و به طور ممتد در مراكز علمی و تحقیقاتی مطالعه می‌شود. به منظور محاسبه و پیش‌بینی خصوصیات آیرودینامیكی bluff bodies، تست‌های تونل باد با جریان آرام و یكنواخت در بسیاری موارد اجرا می‌شود. سپس، اگر لازم باشد جریان توربولانس بر آیرودینامیك bluff bodies تحقیق و بررسی شود. اختلاف بین نتایج جریان آرام و جریانهای گوناگون توربولانس بررسی می‌شود و خصوصیات آیرودینامیكی bluff bodies در جریان توربولانس جو محاسبه و پیش‌بینی می‌شود. ما یك سری مطالعات تجربی برای بررسی اثرات توربولانس روی جریان متوسط پشت bluff bodiesهای دو بعدی و سه‌بعدی انجام دادیم. نتایج ذیل با تأكید روی اثرات مقیاس توربولانس به خوبی شدت توربولانس نتیجه‌گیری شده‌اند. جریان نزدیك‌گردابه پشت یك bluff body بوسیلة دو پدیدة اصلی جریان حاكم است: جدایی جریان و گردابه. اگر یكی یا هر دوی این دو پدیده در ورود آشفتگی در حوزة جریان تأثیر‌گذار باشند، هر پارامتر جریان مربوط به گردابه شاید موضوع مهم تغییرات باشد. مقیاس های طولی وابسته به این دو پدیده، ضخامت لایه برشی و فاصلة بین دو لایه برشی جدا شده یا به طور ساده‌تر، اندازة جسم است.

بنابراین توربولانس می‌تواند بر جریان نزدیك گردابه به اثر بگذارد اگر طول مقیاس آن با دو طول مقایس دیگر قابل مقایسه باشد. برعكس توربولانس كنترل زیادی روی جریان نزدیك گردابه ندارد اگر مقیاس طولی آن با دو طول مقیاس دیگر متفاوت باشد. بدین دلیل تأثیر توربولانس نزدیك جریان گردابه می‌تواند قابل صرفنظر باشد موقعیكه مقیاس طولی توربولانس بزرگتر از مقیاس طول جسم باشد. در جریان توربولانس جو، نسبت مقیاس طولی‌ توربولانس Lx/d عموماً خیلی‌ بزرگ است كهLx مقیاس بعد طول توربولانس و d خصوصیات طولی bluff body است. ما پیش‌بینی می‌كنیم كه تأثیر توروبولانس جو روی یك bluff body قابل صرفنظر كردن باشد. برای اثبات این فرضیه یك سری مطالعات تجربی انجام شد تا ضریب دراگ سیلندرهای مدور در جریان توربولانس جو اندازه‌گیری شود.