雷诺数对波浪圆柱双稳态绕流的影响

波浪圆柱的尾流已被证明呈现双稳态。取决于初始条件,尾流最终状态可发展为稳态流(状态I)或周期性脱落(状态II)。本文中,我们开展直接数值模拟以揭示雷诺数对这两种尾流状态的影响。随雷诺数增大,状态I尾流中的稳态涡结构在展向来回摆动,导致阻力低频波动而非升力波动。对于状态II,雷诺数增大会伴随升力系数中出现另一谱峰。该二次频率与尾流中高度三维的涡结构相关。两种状态下,尾流在更高雷诺数过渡为湍流,伴随小尺度涡的发展。我们进一步研究了波浪圆柱上的纵向阵风流动。时变来流速度导致瞬时雷诺数范围宽广,从绝对不稳定流区跨越至双稳态区。取决于来流速度变化周期,在绝对不稳定流区增长的尾流扰动可在状态I尾流中被抑制,或增长足够大触发状态II转变,导致流动控制效能丧失。上述分析揭示了未探索雷诺数下双稳态流动的新物理,并展示了非定常流中两状态间复杂转变行为。本研究所得见解增进了对波浪圆柱尾流动力学的理解。