تعیین سرعت جابجایی گردابه‌های جریان آشفته در یک مجرا به کمک انتشار امواج صوتی

رسمی, مهدی; تقی زاده منظری, مهرداد

تعیین سرعت جابجایی گردابه‌های جریان آشفته در یک مجرا به کمک انتشار امواج صوتی

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

چکیده

در سال‌های اخیر استفاده از صدای جریان آشفته در جریان‌های داخلی به‌عنوان یک روش غیر تهاجمی اندازه‌گیری سرعت جریان سیال بیش از پیش توجه مهندسان را به خود جذب کرده است. چالش اصلی در این روش ایجاد ارتباط معنی‌دار بین خصوصیات جریان آشفته و صدای دریافتی بر روی دیواره است. مقاله حاضر به مطالعه جریان‌ آشفته در یک مجرای مستقیم با مقطع مستطیلی شکل می‌پردازد تا ارتباط بین ساختارهای جریان آشفته و سیگنال‌های صوتی ثبت شده بر دیواره‌های مجرا را تشریح نماید. عدد رینولدز اصطکاکی جریان برابر 395 بوده و تحلیل جریان با استفاده از روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ برای یک مجرای سه بعدی انجام می‌شود. بعد از حل میدان جریان و به‌دست آوردن منابع تراکم‌ناپذیر، میدان آکوستیک نیز با استفاده از یک مدل ترکیبی آکوستیک بدست می‌آید. تحلیل‌ها نشان داد که در اعداد ماخ پایین، نوسانات فشار غیرقابل تراکم که به‌عنوان شبه‌صدا شناخته می‌شوند، در طیف صدا غالب هستند. این نوسانات از جابجایی محلی گردابه‌های آشفته بر روی دیواره‌های مجرا ناشی می‌شوند و اثرات قابل توجهی از خود بر روی دیوار به‌جای می‌گذارند. این اثرات قابل اندازه‌گیری است و با ردیابی آن‌ها دیواره مجرا، می‌توان سرعت‌های جابجایی ساختارهای جریان در مقیاس‌های طولی مختلف را تعیین کرد. برای ساختارهای بزرگ و غالب از نظر انرژی (مقیاس‌های طولی انتگرالی)، سرعت‌های انتقال در بازه‌ای بین 6/0 تا 8/0 سرعت متوسط کانال هستند. همچنین مشخص شد که با افزایش سرعت متوسط جریان، دقت سرعت اندازه‌گیری شده از این روش نیز بالاتر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها