高雷诺数下振荡翼面的变推力高效率推进
流体动力学
2020-09-24 v2 计算物理
摘要
受生物启发的振荡翼面推进能够通过动态改变翼面的升沉和俯仰运动学来遍历多种推进模式。本研究表征了对称振荡翼面的推进特性与尾流动力学，特别针对具有宽泛载荷与速度推进规格的中小型水面舰艇的高雷诺数运行。采用带有k- SST湍流模型的非定常雷诺平均纳维-斯托克斯（URANS）求解器，在 下以 和 两种升沉振幅扫掠俯仰振幅与频率。在 时，由于翼面拦截流面积大，最大推力系数为 ，而在减小的斯特劳哈尔数下推力系数降低，最大推进效率达到75%。结果阐明了高雷诺数下高效率和高压推力体制之间转换所需的运动学以及涡尾流结构的变化。升沉-俯仰周期中的非定常涡动力学强烈影响推力与推进效率的表征，并根据性能与涡结构分类为流动体制。
引用
@article{arxiv.1907.01097,
title = {Variable thrust and high efficiency propulsion with oscillating foils at high Reynolds numbers},
author = {Mukul Dave and Arianne Spaulding and Jennifer A. Franck},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.01097},
year = {2020}
}
备注
16 pages, 16 figures. Published in the Ocean Engineering journal. This version replaces the preprint submitted to the journal, major changes include an overhaul of the RANS model verification and validation, including the analysis of mesh resolution in the wake