弹性波传播主导柔性喷嘴脉冲喷流中的冲量增强
流体动力学
2026-05-19 v1
摘要
受cephalopod通过顺从性喷管实现喷射推进机制的启发，本研究通过三维双向流体-结构相互作用仿真，考察柔性圆柱形喷嘴中弹性波传播与能量交换。不同刚度（，其中和分别为杨氏模量和喷嘴厚度）的柔性喷嘴受到雷诺数约为4000的脉冲喷流输入。喷嘴灵活性的增加导致变形波速度按Moens-Korteweg比例缩短，从而延长喷嘴扩张阶段。这种延迟的扩张增强了喷流的诱导效应和弹性能储存，同时抑制了早期剪切层卷起和涡旋形成。在收缩阶段，储存的弹性能被释放，从而增强喷流加速度和涡旋形成。对于最灵活的喷嘴，主要涡环的循环量增加52.13%，涡旋对流距离增加9.00%，峰值喷口动能通量增加4.62倍。这些效应总体上导致总冲量增加61.92%。本研究确定了通过喷嘴顺从性实现被动波速调谐作为生物仿生水下推进中增强脉冲喷流推力的机制。
引用
@article{arxiv.2605.17319,
title = {Elastic wave propagation governs impulse enhancement in pulsed jets through flexible nozzles},
author = {Paras Singh and Daehyun Choi and Saad Bhamla and Chandan Bose},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.17319},
year = {2026}
}