带杆体绕流不稳定性对马赫数的依赖关系
流体动力学
2023-05-09 v2
摘要
前伸式气动长杆已被确认为一种被动流动控制装置，用于提高高速流动中的气动效率并减少传热。此外，已有报道指出杆的存在会以振荡和脉动的形式给结构带来非定常性。先前的研究人员考察了空气热力学系数，并详细解释了流动物理及相关非定常性，以及它们对杆几何特征（杆头及长度与前端体直径比 L/D）的依赖性。本研究致力于确定流速（自由流马赫数）及其能量含量在支配带杆体周围物理机制中的作用，这一点尚待确立。采用轴对称 Navier-Stokes 层流求解器对马赫数 2.0 至 7.0 范围进行了数值研究。对平头圆柱后体的圆头杆进行了模拟，杆长比 L/D = 2.0，杆直径与前端体直径比为 0.1。通过分析不同马赫数下阻力系数和压力系数的变化来研究流动非定常性。研究发现，带杆钝头周围的流场在较低马赫数 2、3 时表现为脉动模式，在较高马赫数 5、6 和 7 时转变为振荡模式，而在马赫数 4 时几乎保持稳定。表征杆长 L/D = 2 且平头后体时各马赫数下脉动与振荡模式的斯特劳哈尔数极限为 0.2，但其很可能依赖于杆和后体的其他几何参数。
引用
@article{arxiv.2105.07976,
title = {Mach Number Dependence of Flow Instability around a Spiked Body},
author = {Ashish Vashishtha and Shashank Khurana},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.07976},
year = {2023}
}
备注
8 pages, 8 figures presented at 2nd International Conference on Recent Advances in Fluid and Thermal Sciences (iCraft 2020 Virtual), March 19-21, 2021, submitted to AIP Conference Series