后向台阶流动中用于减小回流区长度的展向周期最优控制
流体动力学
2020-08-12 v3
摘要
考虑了后向台阶(BFS)绕流中的三维控制。阶跃高度和最大入口速度定义的雷诺数下的BFS流动是二维且线性稳定的，但对扰动日益敏感，随着回流区长度增加存在放大可能。我们基于二阶灵敏度分析，计算了用于减小回流区长度的展向周期最优控制(稳态壁面吹/吸或壁面变形)。结果表明，壁面法向速度控制总是比壁面切向控制更高效。最优控制的展向波长取决于位置：上壁面为β=0.6，下壁面上游部分为β=1。最优控制的线性放大类似于最大线性增益，这证实了该流动中回流区长度与放大潜力之间的联系。对于高达O(10^{-3})的吹/吸振幅和高达O(10^{-2})的壁面变形振幅，灵敏度预测与三维直接数值模拟吻合良好。对于更大的壁面变形振幅，流动变得非定常。本研究说明了二阶灵敏度概念及相关的优化方法如何能够系统地探索展向周期控制的最佳候选方案。
引用
@article{arxiv.1907.01774,
title = {Optimal spanwise-periodic control for recirculation length in a backward-facing step flow},
author = {E. Yim and I. Shukla and F. Gallaire and E. Boujo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.01774},
year = {2020}
}