具有弯曲和扭转的自适应弹性翼用于三维粗体阻力减小
流体动力学
2025-10-17 v1
摘要
本研究探讨了低机械阶数、自适应控制系统（由沿粗糙体矩形底部边缘安装的 hinged 翼组成）的阻力减小潜力。在 Re = 2.13 × 10^5 的湍流条件下，在风洞中进行横风条件下的比较实验。这些翼由刚性矩形面板组成，安装有三种配置：刚性固定%(RF)、仅允许弯曲的单自由度柔性 hinged，以及允许弯曲和扭转的双自由度柔性 hinged，后者代表一种新型阻力减小装置，可轻微调节以确保准稳态、稳定的自适应重构。测试了两种几何布局：沿顶部和底部（TB）边缘安装的水平翼，以及沿侧向（左和右，LR）边缘安装的垂直翼。实验研究包括在不同偏航角下对力量、压力、翼变形和涡流速度的测量，以模拟横风条件。当身体与流动方向一致时，两种布局由于产生后置腔体效应而均可减小阻力，该腔体延长了循环流动。实验结果发现，TB 布局在偏航条件下减阻效果更佳，且使用柔性 hinged 后性能得到提升。在这些情况下，静力变形对应于船形尾流，可减少诱导阻力并降低涡流动能。采用风向平均阻力系数（考虑横风事件）来评估有效阻力减小，清晰地表明 TB 布局的双自由度弯曲扭转配置是最佳附件，较无附件的机体阻力降低 7.62%，证明了简单双自由度控制系统在适应三维涡流方面的优异性能。
引用
@article{arxiv.2510.14498,
title = {Self-adaptive elastic flaps with bending and torsion for 3D blunt body drag reduction},
author = {J. M. Camacho-Sánchez and M. Lorite-Díez and Y. Fan and J. I. Jiménez-González and O. Cadot},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.14498},
year = {2025}
}