Problems related with flows around structures are typical in various engineering fields. The characteristics of these flow structures depend strongly on the shape of the body. The flow regime around square cylinders which are also employed in various applications has also been investigated. In addition to a single body, flows past closely spaced structures arranged in tandem are observed in numerous practical applications. In this study, the flow characteristics around the circular and the square cylinder were investigated according to S/D. The velocity fields and Reynolds stress of the single cylinders were acquired to explain the flow behaviors between tandem cylinders. The differences observed in the flow behaviors of square and circular cylinders were studied. The flow patterns around two tandem cylinders can be classified into three types of wake interference behaviors according to S/D. This is related with the flows between cylinders.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.37
no.4
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pp.359-366
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2013
This study aims to investigate the characteristics of the flow-induced vibrations of two circular cylinders. The characteristics of the flow-induced vibrations are examined for various flow velocities and spaces between the two cylinders when they are arranged in tandem, staggered, and side-by-side positions. The results are as follows: (i) Seven flow-induced vibration patterns are observed when the two circular cylinders are placed in either tandem, staggered, or side-by-side positions. (ii) The two cylinders induce a vibration because they affect each other. (iii) The easiest way to induce a vibration of the two cylinders is by placing them in the side-by-side position among the three arrangements (tandem, staggered, and side-by-side). (iv) The change in the maximum flow-induced vibration of the two cylinders depends strongly on the fluctuating lift forces of each of them.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.27
no.1
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pp.49-56
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2003
The hydrodynamic interference between two circular cylinders in tandem and side by side arrangements was investigated by measuring of lift and drag on each cylinder. The time variations of interference lift and drag coefficients in each arrangement were observed at center-to-center pitch ratios of P/D=1.25 and 2.5 and Reynolds number of $Re=1.5\times10^4$. Average interference lift and drag coefficients were also observed at pitch ratios from P/D=1.25 to 2.5 and Reynolds number from $Re=1.5\times10^4$ to $1.5\times10^4$. The hydrodynamic interference between two circular cylinders differed with the shape of the arrangement and the pitch ratio, but the characteristics were revealed by measuring of lift and drag on each cylinder.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.6
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pp.1518-1528
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1993
The wake-induced vibration and proximity-induced vibration of two interfering circular cylinders in tandem are investigated experimentally, using an elastically supported cylinder and a fixed cylinder in uniform crossflow. Dynamic responses and flow periodicity in wake are measured to investigate the effect of system parameters on aerodynamic instability. The parameters include the free stream wind velocity and the position of two interfering circular cylinders. The oscillating behavior of the amplitude of the elastically supported cylinder is changed by varying the position, the relative gap spacing between two interfering circular cylinders and the reduced velocities. In small gap spacing between the elastically supported cylinder located to upstream and the circular cylinder fixed to downstream, the fluidelastic instability is founded. The vibration amplitude decreases notably as gap spacing between two interfering circular cylinders becomes large. The dynamic behavior at g/D-4.0 is similar to that of the single circular cylinder.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.31
no.2
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pp.159-165
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2007
The Characteristics of the flowfield around two circular cylinders in tandem arrangement was investigated by PIV. Strouhal numbers. velocity vectors and velocity profiles were observed at centre-to-centre space ratios of P/D= 1.5. 2.0 and 2.5, and Reynolds number of $Re=3.0{\times}10^3{\sim}5.0{\times}10^3$. As the results the Strouhal numbers measured in the rear region of the cylinder of wake side were decreased with the space ratios. The flow between two cylinders was almost stagnated and the size of the stagnated region was larger in the close side than in the far side of the front cylinder. The direction of vortex between two cylinders was opposed each other with the small difference(${\alpha}\;{\pm}1.0^{\circ}$) of the attack angle ${\alpha}$.
This work investigates Reynolds number Re (= 50 - 200) effects on the flows around a single cylinder and the two tandem (center-to-center spacing L⁎= L/D = 4) cylinders, each of a diameter D. Vorticity structures, Strouhal numbers, and time-mean and fluctuating forces are presented and discussed. For the single cylinder, with increasing Re in the range examined, the vorticity magnitude, Strouhal number and fluctuating lift all monotonically rise but time-mean drag, vortex formation length, and lateral distance between the two rows of vortices all shrink. For the two tandem cylinders, the increase in Re leads to the formation of three distinct flows, namely reattachment flow (50 ≤ Re ≤ 75), transition flow (75 < Re < 100), and coshedding flow (100 ≤ Re ≤ 200). The reattachment flow at Re = 50 is steady. When Re is increased from 75 to 200, the Strouhal number of the two cylinders, jumping from 0.113 to 0.15 in the transition flow regime, swells to 0.188. The two-cylinder flow is more sensitive to Re than the single cylinder flow. Fluctuating lift is greater for the downstream cylinder than the upstream cylinder while time-mean drag is higher for the upstream cylinder than for the other. The time-mean drags of the upstream cylinder and single cylinder behaves similar to each other, both declining with increasing Re.
A numerical method using FLUENT code was employed to investigate fluid drag and lift forces on a cylinder in a group of circular cylinders, subjected to a uniform cross flow. The cylinders can be arranged in tandem or in a staggered arrangements relative to the free stream flow. A vortex street behind the cylinder pairs or jets between the cylinders forms according to the arrangements. Vibration on a cylinder can occurs due to vortex shedding, fluid-elastic stiffness and wake galloping. The flow is first investigated and then the forces acting on the cylinder are calculated. The lift and drag forces on an elastically mounted cylinder in the wake of an upstream fixed cylinder arise from the mean flow plus velocity and pressure gradients in the wake. The analytical results of two staggered cylinder were compared with the existing experimental ones for validation of the present method. The analytical results of the forces were in good agreement with the experimental ones. The present method can be used for the analysis of the fluid induced vibration where the group of circular cylinders are subjected to a cross flow.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2015.05a
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pp.334-334
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2015
The results of flow feature around two circular cylinders in various arrangements are carried out using two-dimensional simulation at Reynolds number of 200. In this work, time-averaged fluid force acting on the upstream and downstream cylinders were calculated for staggered angle ${\alpha}=0{\sim}90^{\circ}$ in the range of L/D = 1.1~5, where ${\alpha}$ is the angle between the free-stream flow and the line connecting the centers of the cylinders, L is centre-to-centre distance and D is cylinder diameter. The dependence of magnitudes and trends of fluid force coefficient on the spacing ratio L/D and ${\alpha}$ are discussed. In all arrangements of two cylinders, tandem arrangement (${\alpha}=0^{\circ}$) is the case produced a minimum drag coefficient for downstream cylinder. Moreover, the locations of separation and stagnation points or pressure coefficient on surface of the cylinder were examined. Acknowledgement: "This research was a part of the project titled 'Development of integrated estuarine management system', funded by the Ministry of Oceans and Fisheries, Korea."
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.36
no.2
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pp.131-136
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2008
The characteristics of the flowfields around two circular cylinders in various arrangements were investigated by PIV. In tandem arrangement, the Strouhal numbers measured in the rear region of the cylinder of wake side were decreased with the space ratios, the flow between two cylinders was almost stagnated and the closer to upstream cylinder, the larger the width of the stagnated region was. The direction of vortex between two cylinders was opposed each other with the small difference(${\alpha}$=${\pm}1.0^{\circ}$) of the attack angle . In side by side arrangement, the flow velocity between two circular cylinders were increased with the space ratios.
Understanding particle-laden flow around cylindrical bodies is essential for the better design of various applications such as filters. In this study, laminar flows around two tandem cylinders and the motions of particles in the flow are numerically investigated at low Reynolds numbers. We aim to reveal the effects of the spacing between cylinders, Reynolds number and particle Stokes number on the characteristics of particle trajectories. When the cylinders are placed close, the unsteady flow inside the inter-cylinder gap at Re = 100 shows a considerable modification. However, the steady recirculation flow in the wake at Re = 10 and 40 shows an insignificant change. The change in the flow structure leads to the variation of particle dispersion pattern, particularly of small Stokes number particles. However, the dispersion of particles with a large Stokes number is hardly affected by the flow structure. As a result, few particles are observed in the cylinder gap regardless of the cylinder spacing and the Reynolds number. The deposition efficiency of the upstream cylinder shows no difference from that of a single cylinder, increasing as the Stokes number increases. However, the deposition on the downstream cylinder is found only at Re = 100 with large spacing. At this time, the deposition efficiency is generally small compared to that of an upstream cylinder, and the deposition location is also changed with no deposited particles near the stagnation point.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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