俯仰与沉浮平板前缘涡形成与脱落的机理洞察
流体动力学
2020-09-15 v1
摘要
本研究旨在将不同流动控制装置应用于俯仰与沉浮翼型，以控制前缘涡（LEV）的增长，进而控制非定常失速条件下的升力，此为前期铺垫工作。作为先决条件，必须充分理解影响 LEV 拓扑发展的参数，这构成了本实验研究的主要动机。本研究目的有二。首先，提出一种方法，利用共同基线工况，以水和空气为工作介质，验证两个不同实验装置间流场与 LEV 特征的可比性。此比较的动机在于，借助两套装置可大幅拓展总体参数范围。该比较包括各自参数范围的概述、翼型运动的控制，以及细致审视基于时间分辨粒子图像测速（PIV）的速度数据后处理过程如何影响用于表征 LEV 发展的积分属性与拓扑特征。其次，基于两套装置的结果，研究扩展参数范围内二次结构的出现及其对 LEV 脱落的影响。基于有限时间 Lyapunov 指数（FTLE）脊线的拉格朗日流场分析可精确识别二次结构，并揭示其出现与由 LEV 环量计算的涡雷诺数阈值密切相关。该阈值被用于模拟二次结构的时间起始。进一步分析表明，若平板前缘剪切层角已停止增大，二次结构的出现会导致 LEV 停止累积环量。
引用
@article{arxiv.2003.13763,
title = {Insights into Leading Edge Vortex Formation and Detachment on a Pitching and Plunging Flat Plate},
author = {Johannes Kissing and Jochen Kriegseis and Zhenyao Li and Lihao Feng and Jeanette Hussong and Cameron Tropea},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.13763},
year = {2020}
}