位于两不同速度流界面处的方形圆柱

我们研究了不可压缩流绕过浸没于上游附近分离板尾流中的方形圆柱,该分离板分隔两股不同速度流。基于正方形边长的下方流雷诺数 $Re_B=56$ 保持恒定,而上下雷诺数之比 $R\equiv Re_T/Re_B$ 在 $R\in[1,6.5]$ 范围内增大,对应于整体雷诺数 $Re\equiv(Re_T+Re_B)/2\in[56,210]$ 和等效无量纲剪切参数 $K\equiv2(R-1)/(R+1)\in[0,1.4667]$ 的耦合变化。与经典构型中的方形圆柱相比,涡脱落起始出现在 $R=2.1\pm0.1$(对应 $Re=86.8\pm2.8$, $K=0.71\pm0.04$)处,被推至更高的 $Re$。三维性的出现由 $R\simeq3.1$($Re\simeq115$, $K\simeq1.02$)处的 C 型模态不稳定性触发,波长 $\lambda_z\simeq2.4$,这与公开报道的开口圆环和处于攻角的方形圆柱十分相似。所得解呈倍周期,并展现三重展向对称性:镜面反射以及两种时空对称性,均涉及演化半个周期(两个涡脱落周期)后接镜面反射或半波长平移。此后,走向时空混沌的路径由 $R\in(3.4,3.8)$ 处的调制倍周期三级分岔开启,该分岔也使展向周期性加倍。随后的非线性解仅在四个涡脱落周期后重复,且只保留一种时空不变性,即演化半个周期(两个涡脱落周期)后接关于流向-横流平面的镜面反射。在略高的 $R\geq4$ 处,流动已变为时空混沌,但 C 型模态的主要特征仍清晰可辨。