带攻角的多孔平板

本文研究了渗透率对带攻角的二维矩形平板的影响。针对雷诺数($Re$)在 30 到 90 之间的情况考察了流动拓扑结构,并讨论了 $Re=30$ 时平板所受的力,此时发现对于任意达西数($Da$)和来流攻角($\alpha$)值,尾流均为定常。在 $Re=30$ 时,对于垂直于来流且 $Da$ 趋于零的平板,尾流呈现带有平板表面驻点的涡偶极子。随着 $Da$ 增大,涡偶极子与平板之间的间距增大;涡偶极子缩短并最终在临界 $Da$ 处湮灭。在低于临界值的任意 $Da$ 下,涡偶极子随 $\alpha$ 减小而消失。然而,在低 $Da$ 时,两对鞍-结点在同一 $\alpha$ 处合并,使偶极子湮灭;而在高 $Da$ 时,它们在不同的 $\alpha$ 处合并,从而在中等攻角下形成单一回流区。升力、阻力和力矩的大小随 $Da$ 减小。尽管如此,存在一定范围的 $Da$ 和 $\alpha$,其中由平板压力面剪切驱动的沿平板方向力分量大小随 $Da$ 增大。最后,流体冲量分析表明,升力和阻力随 $Da$ 的减小分别对应于前缘和后缘剪切层的削弱。本文结果将直接有助于理解渗透率在小尺度多孔翼中的作用。