Flow past cylinder is a primary example used in fluid mechanics. Even despite the multitude of studies of this case the mechanism of boundary layer eruption behind a pillar is far from complete. Experimental and numerical investigation related to the flow past a vertical pillar in channel with free surface was presented in the paper. Hydrodynamic tunnel and investigation procedure was described. Qualitative research was performed with the use of visualization dye injection for four values of the Reynolds numbers. Different boundary layer eruption patterns behind the pillar were observed. For deeper analysis numerical simulation for the same Reynolds numbers using OpenFOAM software was performed. An attempt to explain flowpath images obtained in experimental research was made. Three-dimensional nature of vortices formed in the wake of pillar was shown with use of streamlines. It was pointed out that complication of the flow behind the pillar results from no-slip critical points on the bottom wall behind the obstacle.
PL
Opływ cylindra jest tematem szeroko omawianym w mechanice płynów. Pomimo wielu przeprowadzonych badań dla tego przypadku, mechanizm erupcji warstwy przyściennej za modelem filaru (cylindrem ustawionym pionowo w przepływie) nie został w pełni wyjaśniony. W artykule przedstawiono badania doświadczalne i numeryczne związane z opływem pionowego filaru w tunelu ze swobodnym zwierciadłem cieczy. Opisano tunel hydrodynamiczny i procedurę badawczą. Badania wizualizacyjne metodą barwnikową przeprowadzono dla czterech wartości liczb Reynoldsa. Zaobserwowano różne schematy erupcji warstwy przyściennej za filarem. W celu dokonania głębszej analizy, przeprowadzono symulację numeryczną dla tych samych liczb Reynoldsa przy użyciu oprogramowania OpenFOAM. Podjęto próbę wyjaśnienia obrazów uzyskanych w badaniach eksperymentalnych. Trójwymiarowy charakter wirów powstałych w następstwie opływu filara przedstawiono za pomocą linii prądu. Zwrócono uwagę, że struktura przepływu za filarem jest trójwymiarowa i złożona, co wynika z wystąpienia punktów krytycznych na ściance (dnie tunelu) za przeszkodą.
W pracy przedstawiono algorytm rozwiązywania równań ruchu płynu metody „Wir w Komórce” z wykorzystaniem różnicowego schematu kompaktowego rzędu czwartego do rozwiązywania równania Poissona i równania dyfuzji. Opisano kolejne kroki algorytmu wraz z badaniami dokładności poszczególnych schematów różnicowych. Program obliczeniowy został sprawdzony na przykładzie popularnego zagadnienia przepływu we wnęce. Otrzymane wyniki porównano z wynikami opublikowanymi przez innych autorów.
W pracy przedstawiono algorytm rozwiązywania równań ruchu płynu z wykorzystaniem kompaktowej, czwartorzędowej metody „Vortex in Cell“. W pierwszej części zawarto sposób budowania układów równań liniowych z wykorzystaniem wysokowydajnej biblioteki hypre. Przedstawiono kolejne kroki algorytmu wraz z badaniami dokładności i wydajności obliczeniowej poszczególnych schematów różnicowych. Ostatecznie przedstawiono badanie dokładności działania metody na przykładzie zagadnienia Taylora-Greena ze znanym rozwiązaniem dokładnym i porównano otrzymane wyniki z wartościami dokładnymi.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.