基于滚动时域方法的旁路转捩非线性最优控制
流体动力学
2018-09-25 v1
摘要
我们考虑在受一对自由流涡扰动作用的边界层流动中，采用滚动时域方法对旁路转捩进行非线性最优控制。该最优控制问题利用拉格朗日变分技术求解，得到一组伴随方程，用于获取最优壁面驱动（位于转捩区控制缝的吹吸）。滚动时域方法使得控制作用可施加于更长时间周期，并允许提取时均统计量以及考察控制缝下游的控制效应。结果表明，受控流动能量在流向先减小而后增大，因为转捩仍会发生。最优控制速度的分布响应于控制缝上方及上游的流动活动。控制效应向下游传播，流动能量在计算域出口前均得以减小。平均阻力在控制区及缝下游分别减小 55% 与 10%。通过考察二阶统计量与两点相关来研究控制机理。发现于缝上游（左侧），控制器抵消近壁高速条带并减小湍流切应力；这类似于槽道流中的反向控制，且由于时均控制速度为正，更近似于仅吹气的反向控制。在缝下游（右侧），控制器对上游及边界层内产生的湍流斑的撞击作出反应（上下机制）。控制速度为正并沿流向增大，流动行为类似于均匀吹气。
引用
@article{arxiv.1809.08388,
title = {Nonlinear optimal control of bypass transition using a receding horizon approach},
author = {Dandan Xiao and George Papadakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.08388},
year = {2018}
}