基于分解子的各向异性多孔材料被动湍流控制设计与实验测试

采用扩展的分解子（resolvent）公式评估各向异性多孔材料作为湍流槽道流被动流动控制装置的使用。这些多孔基底的效应通过广义达西定律引入控制方程。模型预测表明，具有高流向渗透率和低壁法向渗透率（$\phi_{xy} = k_{xx}/k_{yy}\gg1$）的材料可抑制类似于高能近壁循环的分解子模态。基于这些预测，设计并制造了两种各向异性多孔基底（$\phi_{xy} > 1$ 与 $\phi_{xy} < 1$）用于台式水渠实验。采用粒子图像测速（PIV）测量计算平均湍流统计量，并通过快照 Proper Orthogonal Decomposition (POD) 提取相干结构。基于雷诺剪切应力剖面的摩擦速度估计未显示出在相同体积雷诺数下，相对于光滑壁面流，流向优先基底（$\phi_{xy}>1$）存在可辨别的减阻（或增阻）证据。在 $\phi_{xy} < 1$ 的基底上观察到摩擦显著增加。该摩擦增加与类似 Kelvin-Helmholtz 涡的展向滚轴的出现有关。通过 POD 分析提取的相干结构与模型预测在定性上一致。