运动与静止拍动体的比较

我们报告了可自由向前推进（动态）的拍动体与受约束不能向前移动（静止）的拍动体之间在流动动力学与体运动学上的差异。实验在静止水中进行。该体由两块在一端通过“扭转”弹簧铰接的互联平板组成。初始时，一线圈将平板拉开至板间夹角 60 度。剪断线触发拍动运动，若允许，该体向前推进一定距离。实验针对三个 $d^*$（= 深度/长度）值进行：1.5、1.0 和 0.5。两种情况下，涡环最初沿每块平板的三个边缘发展，并在拍动运动结束时重新连接，从而在 $d^*$ = 1.5、1.0 的体尾流中形成椭圆涡环，而在 $d^*$ = 0.5 的体中形成多个相连环。在“动态”与“静止”体之间观察到三个主要且出乎意料的差异。在动态情形中，拍动动作比静止情形更快，最大角板速度为其两倍。基于板尖速度的平均推力系数 $\overline{C_T}$ 在静止情形中更高。$\overline{C_T}$ 的值与起始涡中的环量在动态情形中几乎与 $d^*$ 无关，而在静止情形中随 $d^*$ 增大。起始涡的核间距在静止与动态情形中密切吻合，尽管环量不同。