多孔矩形柱后方冯·卡门涡街的抑制
流体动力学
2018-10-17 v1
摘要
尽管不可渗透钝体尾流的稳定性特性已在文献中被广泛考察，关于绕流及穿流多孔体的类似分析仍然缺乏。本工作中，在低至中等雷诺数下，结合直接数值模拟与局部和全局稳定性分析，数值研究了孔隙率与渗透率对多孔矩形柱尾流模式的影响。此处采用修正的Darcy-Brinkman公式以描述多孔介质内的流动行为，其中亦保留对流项以正确计入高渗透率下的惯性效应。考虑柱体的不同长宽比，将厚高比t/d从0.01（平板）变至1.0（方柱）。结果表明，柱体的渗透率对尾流特征及相关流动不稳定性有强烈修正作用，而孔隙率对所得流型影响微弱。特别地，流体流经多孔体，因而随着渗透率逐步增大，最初附着于柱体后部的回流区先脱离柱体，最终甚至在近尾流中消失。全局稳定性分析识别出渗透率的临界值，高于此值则任何线性不稳定性均被抑制。此外，非维度渗透率的不同标度可识别出一通用阈值，适用于此处研究的所有构型，其确保涡脱落的抑制，至少在所考察的参数空间内。
引用
@article{arxiv.1805.11862,
title = {Suppression of von K\'arm\'an vortex streets past porous rectangular cylinders},
author = {Pier Giuseppe Ledda and Lorenzo Siconolfi and Francesco Viola and François Gallaire and Simone Camarri},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.11862},
year = {2018}
}
备注
31 pages and 17 figures