湍流槽道流中的复合主动减阻控制
流体动力学
2021-05-05 v1
摘要
通过不可压缩Navier-Stokes方程的直接数值模拟，研究了在湍流槽道流中结合反向控制(OC)和展向反向壁射流强迫(SOJF)方法的复合减阻控制(CDC)。CDC获得了约33%的最大减阻——远高于任一单独方法(即SOJF为19%，OC为23%)。由于OC和SOJF方法所需的功率输入都很小，CDC实现了显著的净功率节省(约32%)。流动分析表明，CDC能够利用OC和SOJF两种方法的优势，更好地抑制产生阻力的近壁湍流结构——涡旋和条带。特别是，由于SOJF产生的大尺度相干涡旋的存在，其在抑制随机湍流方面比OC更有效。此外，由于OC在抑制随机小尺度湍流方面的作用，CDC所需的大尺度相干涡旋弱于仅使用SOJF的情况——从而降低了与大尺度涡旋相关的阻力贡献。总之，我们的结果表明了采用复合控制策略以实现有效表面摩擦减阻的前景，特别是在极高雷诺数下。
引用
@article{arxiv.2105.01252,
title = {Composite active drag control in turbulent channel flows},
author = {Jie Yao and Xi Chen and Fazle Hussain},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.01252},
year = {2021}
}
备注
To appear in Physical Review Fluids