1. Numerical simulation of the fluid–structure interaction in a tube array under cross flow at moderate and high Reynolds number
- Author
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Vilas Shinde, Jean-Paul Magnaud, Yannick Hoarau, Franck Baj, G. Harran, Thibaut Deloze, Jerome Cardolaccia, Elisabeth Longatte, Thibaud Marcel, Marianna Braza, Institut des Sciences de la mécanique et Applications industrielles (IMSIA - UMR 9219), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-EDF R&D (EDF R&D), EDF (EDF)-EDF (EDF), Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut de Mécanique des Fluides et des Solides (IMFS), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Mécanique des Structures Industrielles Durables (LAMSID - UMR 8193), EDF R&D (EDF R&D), EDF (EDF)-EDF (EDF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-EDF R&D (EDF R&D), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Laboratoire d'études de DYNamique (DYN), Service d'Etudes Mécaniques et Thermiques (SEMT), Département de Modélisation des Systèmes et Structures (DM2S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département de Modélisation des Systèmes et Structures (DM2S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-EDF R&D (EDF R&D), Commissariat à l'Energie Atomique et aux énergies alternatives - CEA (FRANCE), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), EDF (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Université de Strasbourg - UNISTRA (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), and Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE)
- Subjects
high Reynolds number ,Mécanique des fluides ,Geometry ,Numerical simulation ,Displacement (vector) ,Turbulent flow ,Cylinder (engine) ,law.invention ,Physics::Fluid Dynamics ,symbols.namesake ,Sciences de l'ingénieur [physics]/Milieux fluides et réactifs ,law ,Fluid–structure interaction ,fluid–structure ,Mathematics ,Cylinder array ,Turbulence ,[SPI.FLUID]Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment ,Mechanical Engineering ,Reynolds number ,Mechanics ,Modélisation et simulation ,6. Clean water ,Vibration ,Vortex-induced vibration ,symbols ,Detached eddy simulation ,1 DOF Fluid–structure interaction - Abstract
The unsteady loads in a tube bundle are studied at moderate and high Reynolds number by means of URANS and hybrid (DDES) modelling. The onset of fluid-elastic instability is analysed for different structural parameters, Scruton number and reduced velocity. The simulations have been carried out with the code NSMB (Navier-Stokes Multi Block) by using turbulence modelling methods URANS and DDES (Delayed Detached Eddy Simulation). The CEA-DIVA configuration is considered for the cylinders array for an inter-tube Reynolds number 60 000. The study is carried out for a configuration of (4 Â 5) cylinders in static conditions as well as for the vertical free motion of one of the central cylinders in one DOF (Degree Of Freedom).The inter-tube Reynolds number is 60 000. It is found that this cylinder spontaneously displays an oscillatory motion which first corresponds to Vortex Induced Vibration (VIV), associated to a lock-in mechanism for low values of the reduced velocity and secondly develops Movement Induced Vibration, MIV, for higher values of the reduced velocity. The variation of the cylinder's oscillations frequency, of the unsteady loads and the structure's displacement are studied as a function of the reduced velocity for low and high values of the Scruton number. The increase of the phase-lag between the forces and the displacement is predicted and discussed for different Scruton number values and reduced velocities.
- Published
- 2014
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