Bir cismin arkasında girdaplar dönüşümlü olarak kopar ve cisme salınımlı bir yan kuvvet uygular. Frekans, boyutsuz Strouhal sayısıyla verilir (St = f·D/U) ve dairesel silindir için geniş bir Reynolds aralığında 0,2 civarında kalır [1].
Neden işe yarar
Tasarım kontrolü. Kopma frekansı yapının doğal frekansına yakınsa rezonans riski vardır. Isı değiştirici borularında, baca ve direklerde, iskele elemanlarında hasarın klasik sebebi budur.
Analiz kontrolü. Zamana bağlı bir çözümde ölçülen frekans beklenen Strouhal sayısını vermiyorsa, sebep genellikle fizikte değil ağdadır: iz bölgesi yeterince çözülmemiştir ya da sayısal yayılma girdapları söndürmüştür. Bu, elinizdeki en ucuz doğrulama testlerinden biridir.
Modelleme gerekleri
Kalıcı rejim işe yaramaz. Olay tanımı gereği zamana bağlıdır; kalıcı rejim çözümü simetrik ve yanlış bir iz verir. Bkz. kalıcı mı zamana bağlı mı notu.
Simetri düzlemi koymayın. İz simetrik değildir; yarım model kopmayı tamamen yasaklar ve yan kuvveti sıfır verir. Bkz. simetri notu.
Zaman adımı frekansa göre. Bir kopma periyodunda en az yirmi adım olmalı. Beş adımla örneklenen bir salınımın genliği kaybolur.
Üç boyutluluk. Belirli bir Reynolds sayısının üzerinde girdap sütunları eksen boyunca bozulur; iki boyutlu bir model salınım genliğini belirgin biçimde yüksek tahmin eder.
Kilitlenme (lock-in)
Cisim serbestçe titreşebiliyorsa ve kopma frekansı doğal frekansa yaklaşırsa, kopma kendini yapının frekansına kilitler ve genlik büyür. Bu artık tek yönlü bir problem değildir. Bkz. akışkan-yapı etkileşimi notu.
Kaynaklar
- Williamson, C. H. K. (1996). Vortex dynamics in the cylinder wake. Annual Review of Fluid Mechanics, 28, 477–539. DOI: 10.1146/annurev.fl.28.010196.002401
- Menter, F. R. (1994). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal, 32(8), 1598–1605. DOI: 10.2514/3.12149