Úplav za dvěma válci ve stupňovité konfiguraci

Abstract

Tato práce se zabývá ovlivněním úplavu válce pomocí druhého válce umístěného v úplavu. Pro sedm zvolených pozic druhého válce, čtyři poměry průměrů těchto válců a řadu režimů Reynoldsových čísel v rozmezí od 240 do 8700 byla sledována změna chování proudového pole. Z měření metodou CTA byly vyšetřeny frekvence vyskytující se v úplavech, vizualizace proudění poskytla informace o chování proudění, o interakcích smykových vrstev a úplavů, formování vírů a vírových stezek. Metodou PIV byla získána rychlostní pole a pole vířivost. Současně data z vizualizací a z PIV poskytla základ pro analýzu proudění pomocí metody POD. Z této metody byly získány vlastní tvary hlavních struktur proudění ve vztahu ke vstupním datům. POD módy z dat PIV z polí vířivosti a rychlosti pomohla analyzovat a identifikovat struktury v POD módech z dat z vizualizace. Z provedených experimentů a jejich následné analýzy tak mohly být definovány oblasti v úplavu válce z hlediska vlivu na lokální poruchy a celkovou nestabilitu úplavu. Podrobným rozborem výsledků byly nalezeny i mechanismy, které ovlivňují velikosti dominantních frekvencí v úplavu a jejich závislost na velikosti druhého válce a Reynoldsova čísla. Pro tři Reynoldsova čísla a čtyři poměry velikostí válců byla vytvořena schémata struktur charakterizující danou konfiguraci při daném Reynoldsově čísle.

This work deals with an influence of a wake of a circular cylinder by a second cylinder placed in the wake. For seven selected positions of the second cylinder, four ratios of these cylinders diameters and a number of Reynolds numbers ranging from 240 to 8700, a change in the behavior of the flow pattern was observed. From the CTA method, frequencies occurring in the wakes were examined, a visualization of flow field provided information on flow behavior, interactions of shear layers and wakes, vortex formation and vortex streets. It was obtained by the PIV method a velocity field and a vortex field. The data from the visualization and the PIV measurement provided the basis for flow analysis using a POD method. It was obtained eigenmodes of the main flow structures in relation to the input data from this method. POD modes from the PIV data from vorticity and velocity fields helped to analyze and identify structures in POD modes from visualization data. From the experiments and their subsequent analysis, the regions in the wake of the circular cylinder could be defined in terms of influence on local disturbances and overall instability of the wake. A detailed analysis of the results has also found mechanisms that influence the magnitude of dominant wake frequencies and their dependence on the size of the second cylinder and the Reynolds number. For the three Reynolds numbers and the four cylinder size ratios, the schemes of the structures characterizing the configuration of the given Reynolds number were created.