近壁振荡浸没球体的非定常阻力
软凝聚态物质
2023-07-13 v1 经典物理
流体动力学
摘要
本文通过实验、理论与数值方法研究了近平面壁振荡球体所受的非定常流体动力阻力。实验采用胶体探针原子力显微镜（AFM）在热噪声模式下进行。通过对探针振荡的功率谱密度测量，在广泛的间隙距离与 Womersley 数范围内提取了固有共振频率与品质因子。当探针靠近固体壁时，胶体探针固有共振频率的偏移推断出壁引起的探针有效质量变化。有趣的是，随着 Womersley 数增大，观察到从正偏移到负偏移的交叉。为解释结果，采用有限元方法以及渐近计算数值求解了受限非定常 Stokes 方程。获得了作用于球体的流体动力阻力的同相与异相项，并与实验结果吻合良好。总之，实验、理论与数值结果表明，近壁振荡浸没球体所受的流体动力高度依赖于 Womersley 数。
引用
@article{arxiv.2307.05991,
title = {Unsteady drag force on an immersed sphere oscillating near a wall},
author = {Zaicheng Zhang and Vincent Bertin and Martin Essink and Hao Zhang and Nicolas Fares and Zaiyi Shen and Thomas Bickel and Thomas Salez and Abdelhamid Maali},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.05991},
year = {2023}
}