圆柱绕流的非均匀抽吸控制

在本研究中，通过数值模拟结合优化，确定了在雷诺数4<Re<188.5范围内控制圆柱绕流的高效非均匀抽吸剖面。我们探讨了若干目标，即最小化：分离角、总阻力以及压差阻力。这是为了确定非控制流特性与优化抽吸控制参数之间的关系。我们实施并比较了多种非均匀抽吸构型与均匀抽吸的基准性能。结果表明，最佳非均匀抽吸剖面由具有单一中心与紧支撑的分布构成。优化控制中圆柱表面的抽吸中心，以及实现各目标所需的抽吸量，随雷诺数及非控制流的分离角而有显著变化。然而，它们遵循可预测的关系。非均匀抽吸剖面在消除边界层分离上效率高得多，实现相同目标所需移除的流体体积不到均匀控制的一半。无论采用何种控制方法，最小化总阻力所需的净抽吸量均少于消除分离所需。尽管边界层分离总可防止，但其消除并非总能改善总阻力，在某些情况下反而使其增大。