自由表面附近俯仰翼型因涡面-相位耦合导致的升力反转

经典自由表面附近扑动推进的描述强调波生成的能量代价，将界面主要视为能量汇。本研究展示出同样的可变形边界也可以作为垂直力生成的相位依赖运动学约束。通过力测量、粒子图像测速和势流模拟，我们表征了自由表面如何在中等雷诺数（O(10^4)）下重新组织俯仰水翼的涡脱落。对于中等至深度潜没，循环平均升力随非定常数的增加从排斥系统地过渡到吸引。反转发生在非定常数的狭窄区间内，其中相位偏移的表面运动产生垂直对流，改变尾缘涡的配对并重新引导尾流动量通量。力的分解表明，反转源于准定常压力载荷和尾流诱导力的协调变化。这些结果确定了由非定常数组织的自由表面响应相位是控制近表面升力的关键参数，并展示了可变形边界如何通过涡面-相位耦合重新配置非定常载荷。