环肋对正圆锥低雷诺数绕流的影响
流体动力学
2024-06-13 v1
摘要
本研究通过数值方法考察了圆锥表面横向环肋对正圆锥（orthocone）绕流特性的影响。该工作受古生代鹦鹉螺类化石属Spyroceras的启发，其运动方式研究不足。作为基准情形，在雷诺数500至1500范围内对具有钝锥端的光滑正圆锥模型绕流进行了数值研究。随着雷诺数增加，捕捉到两种不同的脱落机制——发夹涡尾流与螺旋涡尾流。我们注意到，圆锥表面引入环肋改变了脱落机制转变的临界雷诺数。对于光滑与带环肋圆锥绕流，主导脱落频率均随雷诺数增加而增大。此外，在相同雷诺数下环肋降低了主导频率并增大了时间平均阻力系数。采用本征正交分解（POD）与谱本征正交分解（SPOD）等模态分解方法捕捉相干结构及其振荡频率。我们捕捉到了对应于发夹涡尾流与螺旋涡尾流脱落机制的模态。比较光滑与带环肋圆锥绕流的前导POD模态，发现环肋可减弱尾流中相干结构的扭转效应。另外，我们发现SPOD分析能在一个流动条件下将呈现发夹涡尾流与螺旋涡尾流的模态同时识别为前导模态，而POD前导模态在每个流动中仅揭示一种脱落机制。
引用
@article{arxiv.2304.12919,
title = {Effects of Annulation on Low-Reynolds-Number Flows over an Orthocone},
author = {M. Thakor and K. H. Seh and S. R. Gladson and M. L. Fernandez and L. C. Ivany and M. Green and Y. Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.12919},
year = {2024}
}