Theoretical and numerical investigation of three-dimensional flows around bluff bodies  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
42961
Type K
Principal investigator Baranyi, László
Title in Hungarian Nem áramvonalas alakzatok körül kialakuló háromdimenziós áramlás elméleti és numerikus vizsgálata
Title in English Theoretical and numerical investigation of three-dimensional flows around bluff bodies
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Energetikai és Vegyipari Gépészeti Intézet (University of Miskolc)
Participants Janiga, Gábor
Schifter, Ferenc
Tolvaj, Béla
Vékony, Klára
Starting date 2003-01-01
Closing date 2007-06-30
Funding (in million HUF) 7.485
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
A tompa testekről leváló örvények gyakran a szerkezetek rezgéséhez vagy meghibásodásához vezetnek. Ez a projekt egy henger körüli áramlás elméleti, kísérleti és numerikus vizsgálata révén az örvényleválás igen bonyolult jelenségével foglalkozott. Az elméleti eredményt a testre ható felhajtóerő és ellenállás inercia és gyorsuló rendszerekben érvényes alakjai közötti összefüggések származtatása jelentette. A kísérleti eredmények főleg a rugalmasan felfüggesztett téglalap keresztmetszetű hengerre vonatkoztak. A numerikus eljárás álló és rezgőmozgást végző hengerekre vonatkozó eredmények útján történő alapos tesztelése után főleg az áramlásba helyezett, ellipszis pályán mozgó henger körüli áramlás vizsgálatával foglalkoztunk. Egy új jelenséget azonosítottunk: az örvénystruktúrában fellépő hirtelen változást, amely a hengerpálya ellipticitásának változtatása során tapasztaltunk. Ezt a jelenséget a kritikus előtti és utáni ellipticitás értékekhez tartozó határgörbékkel, fázisszöggel és áramképekkel vizsgáltuk. Tanulmányoztuk a henger és folyadék közötti hő- és energiacserét is. A projekten belül a hőcserélők csőkötegeinek rezgése témában oktatási segédlet is készült.
Results in English
Vortex shedding from bluff bodies often causes undesirable vibrations or damage to structures. This project dealt with vortex shedding, an extremely complex phenomenon, through theoretical, experimental, and numerical investigation of flow around a cylinder. The theoretical contribution was the derivation of relationships between lift and drag coefficients in inertial and non-inertial systems. Experiments concentrated upon flow around an elastically supported rectangular cylinder. For the numerical simulations, after thorough validation of the numerical approach against results for stationary and oscillating cylinders, computations were focused on the problem of a cylinder orbiting in a uniform stream. A new phenomenon was identified involving a sudden switch in vortex structure when the ellipticity of the cylinder path was altered. This was investigated through a comparison of limit cycles, phase angles, and flow patterns before and after critical ellipticity values. Heat and energy transfer between the cylinder and fluid were simulated. Within the project, educational materials were also prepared on the topic of heat transfer and vibration in tube bundles of heat exchangers.
Full text http://real.mtak.hu/859/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Baranyi, L.: Numerical simulation of flow past a cylinder in orbital motion, Proc. Conference on Modelling Fluid Flow, Budapest, Vol. 1, pp. 365-372, 2003
Baranyi, L.: Numerical simulation of momentum transfer from stationary and oscillating cylinders, Nagaoka University of Technology, Japan, 2003
Baranyi, L.: Numerical simulation of momentum transfer from cylinder in orbital motion, Nagaoka University of Technology, Japan, 2003
Baranyi, L., Lakatos, K.: Computational fluid dynamics analysis of low Reynolds number flow around stationary and oscillating cylinders, Proc. 4th Int. Engineering Conference, Mansoura-Sharm El-Shiekh, Egypt, Vol. 1, pp. 459-465., 2004
Baranyi, L.: Relationships between lift and drag coefficients in inertial and non-inertial systems, Nagaoka University of Technology, Japan, 2004
Enomoto, S., Baranyi, L., Ujvárosi, S., Takahashi,T., Shirakashi, M.: Numerical visualisation of cylinder flows, MicroCAD 2006, International Computer Science Conference, Miskolc, Session E, pp. 7-12., 2006
Schifter F.: Csőköteges hőcserélők rezgési jelenségei. I rész, ME Áramlás-és Hőtechnikai Gépek Tanszéke, Miskolc (oktatási segédlet), 1-18. old., 2004
Baranyi, L.: Numerical simulation of flow past a stationary and an orbiting cylinder, University College London, UK, 2005
Ujvárosi S., Baranyi L.: Hengeres testek körüli súrlódásos áramlások számítógépes megjelenítése, Doktoranduszok Fóruma, Miskolc, 227-232. old., 2005
Schifter F.: Csőköteges hőcserélők rezgési jelenségei. II. rész, ME, Áramlás-és Hőtechnikai Gépek Tanszéke, Miskolc (oktatási segédlet), 1-16. old., 2005
Baranyi, L.: Henger körüli áramlások numerikus vizsgálata, Tudományos Emlékülés, Miskolc, 2005
Baranyi, L.: Force coefficients in inertial and non-inertial systems, Royal Institute of Technology, Sweden (lecture), 2005
Ujvárosi, S., Baranyi, L.: Numerical visualisation of cylinder flows, MicroCAD 2006, International Computer Science Conference, Miskolc, Session E, pp. 67-72., 2006
Lewis, R.I., Baranyi, L.: Vortex dynamics and grid-based simulations for low Reynolds number flow past a cylinder, Conference on Modelling Fluid Flow, Budapest, Vol. 1, pp. 185-192., 2006
Koide, M., Takahashi, T., Baranyi, L., Shirakashi M.: Effect of slenderness and attack angle on cross-flow oscillation of a rectangular cylinder supported by cantilever in uniform flow (in Japanese), JSME Fluids Engineering Meeting, Kyushu, Japan, on CD ROM, paper 437, pp. 1-4., 2004
Baranyi, L.: Orbiting cylinder at low Reynolds numbers, IUTAM Symposium on Unsteady Separated Flows and Their Control. Corfu, Greece, on CD ROM, pp. 1-5., 2007
Baranyi, L.: Henger körüli instacionárius áramlás numerikus számítása álló, rezgő és ellipszis pályán mozgó henger esetén, A Magyar Tudomány Ünnepe. Áramlástan Numerikus Módszerei: Elmélet és Alkalmazások Konferencia, Győr, 2006
Baranyi, L.: Ellipszis pályán mozgó henger körüli kis Reynolds számú áramlás numerikus vizsgálata, Alkalmazott Matematikai Lapok (közlésre elfogadva), 2007
Baranyi, L.: Mozgó henger körüli lamináris áramlás vizsgálata, ME, Áramlás-és Hőtechnikai Gépek Tanszéke, Miskolc, 2007
Schifter, F.: Csőköteges hőcserélők rezgési jelenségei. III. rész, ME, Áramlás-és Hőtechnikai Gépek Tanszéke, Miskolc (oktatási segédlet), 1-32. old., 2007
Baranyi, L.: Mozgó henger körüli lamináris áramlás vizsgálata, Habilitációs tézisfüzet, Miskolci Egyetem, Miskolc, 2007
Ujvárosi, S.: Numerical simulation of flow around a square shaped cylinder, MicroCAD 2007, International Computer Science Conference, Miskolc, Session E, 2007
Baranyi, L.: Computation of unsteady momentum and heat transfer from a fixed circular cylinder in laminar flow, Journal of Computational and Applied Mechanics, Vol. 4, No. 1, pp.13-25., 2003
Baranyi, L.: Numerical simulation of flow past a cylinder in orbital motion, Journal of Computational and Applied Mechanics, Vol. 5, No. 2, pp. 209-222., 2004
Baranyi, L.: Lift and drag evaluation in translating and rotating non-inertial systems, Journal of Fluids and Structures 20(1), pp. 25-34., 2005
Baranyi, L.: Abrupt changes in the root-mean-square values of force coefficients for an orbiting cylinder in uniform stream, Proceedings of the 4th Symposium on Bluff Body Wakes and Vortex-Induced Vibrations, Santorini, Greece, pp. 55-58., 2005
Baranyi L., Lewis, R.I.: Comparison of a grid-based CFD method and vortex dynamics predictions of low Reynolds number cylinder flows, The Aeronautical Journal 110(1103), pp. 63-71., 2006
Baranyi, L.: Energy transfer between an orbiting cylinder and moving fluid, PVP2006-ICPVT-11 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference, Vancouver, Canada, on CD ROM, pp. 1-10, ISBN 0-7918-3782-3., 2006
Baranyi, L.: State curves and flipping for an orbiting cylinder at low Reynolds numbers, IUTAM Symposium on Unsteady Separated Flows and Their Control. Corfu, Greece, on CD ROM, pp. 1-10., 2007
Baranyi, L.: Sudden jumps in time-mean values of lift coefficients for a circular cylinder in orbital motion in a uniform flow, Proc. 8th Conference on Flow-Induced Vibration, Paris, France, Vol. 2, pp. 93-98., 2004
Koide, M., Kubo, Y., Takahashi, T., Baranyi, L., Shirakashi, M.: The vibration response of a cantilevered rectangular cylinder in cross-flow oscillation, Trans. ASME, Journal of Fluids Engineering, Vol. 126, pp. 884-887., 2004
Baranyi, L.: Numerical simulation of flow around an orbiting cylinder at different ellipticity values, Journal of Fluids and Structures (közlésre elfogadva), 2007



Back »