基于拉格朗日乘子的最优控制技术用于高速边界层中条带衰减
流体动力学
2022-08-25 v1
摘要
高幅值自由流湍流和表面粗糙元可充分激发层流边界层流动，导致展向取向的涡发展。这些涡类似于具有交替展向流向速度变化的细长条带。在下游，涡通过无粘二次失稳机制“摆动”，并最终转捩为湍流。我们构建了一种最优控制算法以抑制流向涡系统的增长率。考虑高雷诺数渐近框架，我们将完整的可压缩Navier-Stokes方程化简为非线性可压缩边界区方程（NCBRE）。然后，我们通过将原始约束优化问题适当变换为无约束形式来实现拉格朗日乘子法，从而得到伴随可压缩边界区方程（ACBRE）形式的扰动方程及相应的最优性条件。对高超声速和极超声速流动的ACBRE方法的数值解表明，在所有考虑的构型中动能和壁面剪应力均显著减小。我们给出等值线图以展示控制迭代次数增加的定性效应。我们的结果表明，得益于ACBRE算法，主要涡失稳逐渐在展向方向上变平。
引用
@article{arxiv.2208.11558,
title = {A Lagrange multiplier-based optimal control technique for streak attenuation in high-speed boundary layers},
author = {Omar Es-Sahli and Adrian Sescu and M. Z. A. Koshuriyan and Yuji Hattori and Makoto Hirota},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.11558},
year = {2022}
}
备注
29 pages. arXiv admin note: text overlap with arXiv:1802.07256