后向台阶流周期性激励中的卷吸效应

通过实验研究了斯特劳哈尔数对后向台阶（高度 $H$）流周期性激励的影响。激励由位于台阶边缘的合成射流施加，斯特劳哈尔数范围为 $0.21<St_H<1.98$ ($St_H = f H/U_\infty$)，雷诺数为 $Re_H = HU_\infty/\nu = 41000$。文献中，斯特劳哈尔数对再附着长度的影响常被分为低频和高频驱动，对应于未受迫流中的不同频率模态。本文基于卷吸而非频率模态来解释随斯特劳哈尔数的变化。结果表明，再附着长度随卷吸线性减小。卷吸由激励产生的涡驱动，且在所有考虑的情况下，局部卷吸在定性上与环量相似。总环量（以及随之的卷吸和对再附着长度的影响）随斯特劳哈尔数增加而减小，而基于频率模态的模型未能预测这一点。通过追踪锁相数据中的涡，推导出一个关于环量（衰减）的经验模型。该模型用于解读解释环量、卷吸和再附着长度变化的相关标度参数。观察到一个低斯特劳哈尔数区域，其中涡相对于回流区在较晚阶段形成，导致有效性降低。对于高斯特劳哈尔数，涡被重新吸入致动器或彼此挤得太紧而相互抵消，两者都降低了激励的有效性。在中间区域，形成了一个涡列，其环量衰减随斯特劳哈尔数增加而增加。这种衰减的标度完全解释了观察到的再附着长度变化。