扩展的五项非线性阻力模型用于广泛范围的圆柱湍流

移动圆柱近端湍流的非稳态变化会对其产生升力和阻力，这些力通常被归一化并以无量纲升力和阻力系数的形式表达。虽然已有几种针对固定圆柱或移动圆柱的湍流振子模型，但特别关注固定圆柱或垂直方向仅有一自由度运动的圆柱的升力系数建模。当阻力系数用于固定圆柱或两自由度移动圆柱时，文献中假设其与升力系数之间存在二比一频率关系（或二次耦合）。然而，我们报告的振动圆柱激励湍流中存在此类建模假设无法再现实际阻力系数模式的情况。我们通过谐振振动圆柱来激励其湍流，并利用三种非线性动力学分析工具（即时域、极限循环投影和功率谱）来研究此机械谐振激励对升力-阻力耦合的影响。在不同运动情形下进行分析，这些情形表现出各种类型的升力-阻力耦合，从而需要一种扩展的通用阻力模型以容纳此类情况。基于此，我们提出了一种新的简化阻力模型，包含对升力的线性耦合项、二次耦合项以及均值分量（因此，该模型包含五个分量）。我们通过在雷诺数为300的低雷诺数条件下测试其再现时间依赖阻力系数信号的能力来验证所提简化阻力模型的准确性。