圆柱体约束下二维倒置旗面的不稳定性机理研究
流体动力学
2024-08-21 v1
摘要
我们数值研究了二维倒置旗面在圆柱体约束下的不稳定性机理。在该构型下，由于复杂的分岔现象，不同直径的圆柱体会导致两种转变路径和共六种解的存在。具体而言，对于小直径圆柱体，未变形平衡态通过超临界叉形分岔转变为静态变形平衡态，这一判断基于弱非线性分析和全局线性不稳定性分析。不稳定性机理是弹性板前缘处稳态结构模态的抬升效应。对于大直径圆柱体，另一种不稳定的流体模态（与结构模态解耦）导致静态未变形和变形平衡态的消失，取而代之的是小幅度的拍动。结构模态和流动模态分别主要贡献于板和下游圆柱体区域扰动的增长，这可以激发通过本征正交分解分析的多模态振荡转变。此外，我们发现存在一个临界直径 ，将叉形分岔和霍普夫分岔分开，且 随雷诺数的增加而减小。最后，我们证明下游涡脱落可以诱导板的向上涡致振动，并进一步提高小偏转拍动过程中流体向结构传递能量的效率。
引用
@article{arxiv.2408.10507,
title = {Onset instability of inverted flags clamped by a cylinder},
author = {Haokui Jiang and Yujia Zhao and Burigede Liu and Shunxiang Cao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.10507},
year = {2024}
}