The Discrete Vortex Method for estimating how surface roughness affects aerodynamic drag acting on a long cylinder exposed to wind

• Autorzy: Nowicki T.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.15.129.4166

Warianty tytułu

PL

Oszacowanie wpływu chropowatości powierzchni na siłę oporu aerodynamicznego działającego na długi walec za pomocą metody wirów dyskretnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper focuses on the aerodynamic drag force that acts on a long cylinder standing up to aerodynamic wind in the critical regime of the fluid flow. The core problem addressed here is how surface roughness of a high level and further increase of that level affects the drag. The research is based on computer simulations using the Discrete Vortex Method. A meshless version of the method was applied in order to let the boundary layer form freely in the way of a direct computer simulation. Fundamental ideas behind the Discrete Vortex Method, the original research program and the obtained results are presented. The main conclusion is that a small level of surface roughness may be neglected in engineering estimations.

PL

W pracy skupiono się na sile oporu aerodynamicznego działającej na nieskończenie długi walec poddany działaniu wiatru w zakresie krytycznym przepływu. Centralnym zagadnieniem badań było określenie wpływu dużej chropowatości walca na wartość tej siły oraz określenie związku pomiędzy zmianą parametru chropowatości a jej wartością. W ramach badań wykonano serię symulacji komputerowych przy użyciu metody wirów dyskretnych. Została zastosowana bezsiarkowa implementacja metody w celu osiągnięcia efektu swobodnego formowania się warstwy brzegowej. Praca przestawia podstawy teoretyczne metody wirów dyskretnych, założenia programu badań autorskich oraz uzyskane wyniki. Głównym wnioskiem postawionym w pracy jest określenie poziomu chropowatości poniżej którego może ona być zaniedbana w oszacowaniach inżynierskich.

Słowa kluczowe

EN

wind engineering; discrete vortex method; surface roughness; aerodynamic force; aerodynamic drag

PL

inżynieria wiatrowa; metoda wirów dyskretnych; chropowatość; opór aerodynamiczny

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Budownictwo
• Rocznik: 2015
• Tom: Y. 112, iss. 2-B
• Strony: 127--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., wz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Nowicki T.

• Department of Structural Mechanics, Lublin University of Technology, Poland

Bibliografia

• [1] Lewis R.I., Vortex element methods for fluid dynamic analysis of engineering systems, Cambridge University Press, 2005.
• [2] Turkiyyah G., Reed D., Yang J., Fast vortex methods for predicting wind – induced pressures on buildings, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 58, 1995.
• [3] Taylor I., Vezza M., Predition of unsteady flow around square and rectangular section cylinder using a discrete vortex method, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 82, 1999, 247-269.
• [4] Larsen A., Walther J.H., Aeroelastic analysis of bridge girder sections based on discrete vortex simulation, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 67-68, 1997.
• [5] Nowicki T., Influence of boundary condition implementation in discrete vortex method on aeroelastic response of bridge decks, Monografie – Politechnika Lubelska, Lublin 2012 (in Polish).
• [6] Achnebach E., Influence of surface roughness on the cross-flow around a circular cylinder, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 46(2), 1970, 321-335.
• [7] Nakamura Y., Tomonari Y., The effects of surface roughness on the flow past circular cylinder at high Reynolds numbers, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 123, 1981, 363-378.
• [8] Kleissl K., Georgakis C.T., Comparison of the aerodynamics of bridge cables with helical fillets and a pattern-indented surface, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 104-106, 2012, 166-175.