黏性定常线性流中刚体的时变升力与阻力

我们计算了作用于在线性流场中以时变滑移速度运动的刚体上的瞬时力的主导阶惯性修正，假设未受扰动流在物体尺度上的变化远大于物体与流体之间的滑移速度。受湍流含颗粒流应用的启发，我们寻求一种表述，使得该力能在任意形状物体于一般线性流中运动时确定。我们在随未受扰动流运动的非正交坐标系中表达控制流扰动的方程，并使用匹配渐近展开求解该问题。共动坐标的使用使得任意时刻在任意线性流场中均可获得力的主导阶惯性修正。随后我们将此方法专门用于计算在三种典型流中运动的球体的时变力分量：刚体旋转、平面拉伸和均匀剪切。我们讨论了在短时和准定常极限下不同力分量的行为及物理起源。最后，我们通过考察长球和扁球在纯剪切流中的沉降来说明时变与准定常惯性效应的影响。