关于用于湍流控制的最优柔顺壁设计
流体动力学
2016-08-24 v1
摘要
本文采用 Luhar 等人（J. Fluid Mech., 768, 415-441）发展的理论框架，考虑用于降低湍流表面摩擦的柔顺壁设计。具体而言，将简单弹簧-阻尼壁的效果与包含张力、刚度和各向异性的更复杂壁面的效果进行对比。此外，测试了不同的质量比，以深入理解气动与水动力应用之间的差异。尽管物理响应不同，所有被测壁面都表现出一些重要共性。首先，壁面效应（正面或负面）在接近共振的条件时最强，性能在共振频率或相速度附近发生急剧转变。其次，预计柔顺壁对较慢运动结构的影响更显著，因为此类结构通常具有更大的壁面压力特征。第三，二维（展向恒定）结构尤其容易进一步放大。这些特征与许多先前的实验和模拟一致，表明抑制此类二维结构的增长对于设计改善性能的壁面至关重要。例如，研究表明此类大规模二维结构的进一步放大解释了为何 Fukagata 等人通过 DNS（J. Turb., 9, 1-17）确定的最优各向异性壁仅在极小的域内实现了减阻。上述观察用于制定未来柔顺壁研究的设计与方法学指南。
引用
@article{arxiv.1604.05386,
title = {On the design of optimal compliant walls for turbulence control},
author = {M. Luhar and A. S. Sharma and B. J. McKeon},
journal= {arXiv preprint arXiv:1604.05386},
year = {2016}
}