An experimental and numerical study has been conducted to clarify the aerodynamic drag of single circular and drop-shaped tubes. The study is performed for the Reynolds number Re= (13200 ~ 30400)and for twelve angles of attack of the drop-shaped tube θ=0°~180°. The results of numerical modeling using the k-ω turbulence model showed a good agreement with experimental data. The flow pattern around the tubes was predicted using the universal software package ANSYS fluent. The distribution of local coefficients of pressure over tubes surface was plotted and analysed. The dependences of drag coefficients on the angle of attack of the drop-shaped tubes is shown. The results obtained indicate that the friction factor f of drop-shaped tubes was significantly lower than that of a circular tube. Results indicated that there is no optimal angle of attack that provides the lowest friction factor for the entire range of the Reynolds number. 7.The lowest values of the friction factor are achieved at θ=50° for Re ≤15100, at θ=150° for 15100 < Re < 20300 and at θ=170° for Re ≥ 20300. The values of f for the arrangement of θ=50°, 150° and 170° are lower than those obtained for a circular tube by about 61,62–65,24%, 61,01–61,16%, and 62,05–68,82%, respectively
Drop-shaped tube, circular tube, angle of attack, aerodynamic drag, longitudinal force coefficient, normal hydrodynamic drag force coefficient, pressure coefficient, numerical study.
В данной работе проводится экспериментальное и численное исследование аэродинамического сопротивления одиночных труб круглой и каплевидной формы. Работа выполнена в диапазоне чисел Рейнольдса Re= (3200 ~ 30400) и для двенадцати углов атаки каплевидной трубы (θ= 0°~180°). С помощью универсального программного пакета ANSYS fluent были визуализированы линии тока при обтекании исследуемых труб. Представлено распределение локального коэффициента давления на поверхности труб. Приведены зависимости продольной и нормальной составляющих коэффициента аэродинамического сопротивления от угла атаки каплевидной трубы. Результаты численного моделирования с использованием модели турбулентности k-ω показали хорошее соответствие экспериментальным данным. Полученные результаты свидетельствуют о том, что аэродинамическое сопротивление каплевидной трубы значительно ниже, чем у круглой. Показано, что не существует оптимального угла атаки, обеспечивающего наименьшее аэродинамического сопротивление для всего исследуемого диапазона чисел Рейнольдса. Наименьшие значения коэффициента аэродинамического сопротивление были достигнуты при θ=50° и Re≤15100, θ=150° и 15100<Re<20300 и θ=170° и Re≥20300.
Каплевидная труба, круглая труба, угол атаки, аэродинамическое сопротивление, коэффициент продольной силы, коэффициент нормальной силы гидродинамического сопротивления, коэффициент давления, численное исследование
