平背气动气流低阻特性研究

平背气动气流（flatback airfoil）以不规则尾缘特征著称，常用于大型风力发电机叶片的根部。近期在这些气流的高攻角条件下识别到一种低阻区，可能为提高能量提取效率提供机会。本研究采用三维脱离涡舌模拟（DES）结合统计与数据驱动模态分析技术，探讨平背气流在这些条件下的空气动力学特性与相干结构。研究两种攻角：一种在低阻区内（$12^{\circ}$），另一种在低阻区外（$0^{\circ}$），并对其进行更深入的分析。分析了次级不稳定性在以$\Gamma_{1}$湍流旋流识别准则自相关函数为依据的纵向相关长度问题，同时通过多尺度正交分解（mPOD）提取相干结构。结果显示，在低阻区内，基准压力、边界层厚度、湍流旋流形成长度均显著增加，且湍流旋流结构更加有序。虽然在两种情况下均以Bénard-von Kármán湍流旋流街为主导，但次级不稳定性仅在$12^{\circ}$情形下可辨识，并被识别为Mode S'不稳定性。