层流气动翼尾流的韦尔科尔基估计与控制

我们发展了用于预测和抑制 NACA 0012 气动翼层流尾流中不稳定涡 shed 波动的优化韦尔科尔基估计器和控制器。在迎角为 6.5 度、横向亥姆霍兹数为 5000、马赫数为 0.3 的条件下，韦尔科尔基估计与控制框架相对于标准方法具有多个优势。在等价假设下，韦尔科尔基估计器和控制器分别再现了卡尔曼滤波器和 LQG 控制器，但计算成本大幅降低，可采用算子方法或数据驱动方法实现。与这些方法不同，韦尔科尔基方法可以自然地容纳具有彩色时间统计特性的强迫项(来自 Navier-Stokes 方程的非线性项)，显著提高估计精度和控制效果。我们采用韦尔科尔 formalism 最优地强制因果性。我们将这些工具集成到高性能计算就绪可压缩流动求解器中，并演示了其在干净和嘈杂自由流中对气动翼尾流速度波动进行估计和控制的有效性，后者防止流体进入周期性极限循环。使用气动翼表面的四个剪应力传感器，韦尔科尔基估计器在干净和嘈杂自由流条件下分别预测一系列下游目标，误差约为 3% 和 30%。对于后者情况，使用气动翼表面的四个执行器，韦尔科尔基控制器可将尾流中的湍流动能降低 98%。