用于阻力与湍流调控的软柔顺膜的形状变形动力学

我们研究了置于均匀来流正前方的高度柔顺膜盘的运动学与动力学。随着流速增大，薄膜非线性地变形为愈发类似降落伞的形状。这些气动拉伸的材料表现出经修正的阻力规律，其与弹性水动力相互作用有关。我们利用非线性气动弹性模型预测薄膜的非定常结构响应——与变形和力波动的实验测量极为吻合。通过同步的膜界面追踪、力测量与流动示踪，我们揭示膜振荡中一种特殊的偏度触发了尾流中的湍流产生，从而调控阻力。本工作展示了软材料与流体湍流之间的复杂相互作用，导致了新的涌现系统特性。