Flow Behavior Behind A Freely Suspended Cylinder in the Wake of A Stationary Cylinder

  • PDF / 3,414,150 Bytes
  • 10 Pages / 595 x 842 pts (A4) Page_size
  • 112 Downloads / 222 Views

DOWNLOAD

REPORT


or Behind A Freely Suspended Cylinder in the Wake of A Stationary Cylinder GAO Yang-yanga, *, CHEN Wei-yia, TAN Soon Keatb, ZHANG Bao-fengc a Ocean College, Zhejiang University, Zhoushan 316021, China b Maritime Research Centre, School of Civil Environmental Engineering, Nanyang Technological University,

639798, Singapore c Powerchina Huadong Engineering Corporation Limited, Hangzhou 311122, China

Received September 12, 2019; revised August 18, 2020; accepted September 8, 2020 ©2020 Chinese Ocean Engineering Society and Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature Abstract The experiment of flow past a freely suspended circular cylinder in the wake of an upstream stationary cylinder was carried  out  in  a  re-circulating  water  channel  using  the  Particle  Image  Velocimetry  (PIV)  technique.  The  upstream cylinder was fixed, while the downstream cylinder was suspended from a platform and allowed to move freely in the horizontal  plane.  The  centre-to-centre  spacing  ratio  between  two  tandem  cylinders  was  initially  kept  at  a  constant value  of  3.0.  The  instantaneous  flow  field  and  the  orbital  trajectories  were  analyzed  to  reveal  the  effect  of  the presence of the upstream cylinder and flow velocity on the dynamic response of the downstream suspended cylinder. The results showed that the upstream stationary cylinder has significant effect on modifying the flow patterns behind two tandem cylinders. Different trajectories of the downstream suspended cylinder with variation of flow velocity U were observed, such as: (1) depicting a figure-8 type motion at U = 0.27 m/s; (2) undergoing intermittent oscillations as it travels downstream at 0.3 m/s ≤ U ≤ 0.37 m/s; (3) successive moving downstream, no obvious streamwise oscillation observed at U = 0.43 m/s. Key words: downstream suspended cylinder, PIV, camera, orbital response, flow pattern Citation: Gao, Y. Y., Chen, W. Y., Tan, S. K., Zhang, B. F, 2020. Flow behavior behind a freely suspended cylinder in the wake of a stationary cylinder. China Ocean Eng., 34(5): 708–717, doi: https://doi.org/10.1007/s13344-020-0064-y

1 Introduction Flow induced  vibrations  of  circular  cylinders  are  of   interest  in  the  area  of  coastal  and  offshore  engineering,  such as risers, pipelines, mooring lines etc. As well known, when the cylinder  is  flexible  or  elastically  mounted,  the   interaction of vortex shedding with the structural characteristics of the  body  can  lead  to  significant  vortex  induced  vibration (VIV) in both the inline and cross-flow direction. This VIV phenomenon has drawn attention due to the increasing risk of fatigue failure in engineering structures. Most  of  the  early  studies  on  flow-induced  vibration  of two tandem cylinders were concerned with the flow around elastically  mounted  cylinders  (Zdravkovich,  1985;  Mahir and  Rockwell,  1996;  Brika  and  Laneville,  1999;  Xu  et  al., 2008).  Assi  et  al.  (2006)  studied  flow-induced  oscillations of a circular cylinder mounted on an elast