湍流进动涡核的接受性：同步实验与全局伴随线性稳定性分析
流体动力学
2020-03-18 v1
摘要
进动涡核（PVC）是旋流射流中因全局不稳定性而产生的一种相干结构。本文在高度湍流条件下研究 PVC。目标是从理论与实验两方面刻画 PVC 对主动流动控制的接受性。基于立体粒子图像测速与表面压力测量，实验研究借助傅里叶分解与本征正交分解展开。提取了 PVC 的频率与模态形状，并发现其与全局线性稳定性分析（LSA）的理论预测非常吻合。通过伴随 LSA，发现 PVC 在旋流射流上游管道内具有特别高的接受性。在管道内不同轴向位置施加零净质量通量开环激励，以实现 PVC 的频率同步。结果表明，激励在靠近管道出口处效应最强。在那里，频率同步主要通过直接的模态间相互作用实现。将激励施加于更上游时，同步仅能通过修改平均流以调控旋流数来实现。这些实验观测与伴随 LSA 导出的理论接受性在定性上吻合良好。尽管同步过程十分复杂，我们仍得出结论：基于平均场理论的伴随 LSA 足以预测高、低接受性区域。此外，伴随框架有望成为寻找流动控制应用理想位置的宝贵工具。
引用
@article{arxiv.2001.10478,
title = {Receptivity of the turbulent precessing vortex core: synchronization experiments and global adjoint linear stability analysis},
author = {J. S. Müller and F. Lückoff and P. Paredes and V. Theofilis and K. Oberleithner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.10478},
year = {2020}
}