柔性俯仰翼的尾流与气动弹性

在风洞中对经历俯仰振荡的柔性翼进行实验研究，采用不同施加的自由来流速度。基于弦长的雷诺数范围为 1600--4000，使得系统动力学由惯性力主导，且翼后尾流呈现基于拍动的推进所特有的反向 Bénard-von Kármán 涡街。采用粒子图像测速（PIV）测量考察翼周围流动，同时追踪翼的变形。翼的一阶固有振动频率处于所探索拍动频率范围内，决定了弹性翼变形与涡脱落间的强耦合动力学。对 PIV 数据应用基于聚类的降阶建模以识别相干流结构。通过分析翼运动学并使用控制体计算相应速度场的平均阻力，我们确定了产生推力的最优拍动配置。我们表明，推进力峰值出现在相对于弹性共振偏移的无量纲频率处，而弹性共振由最大后缘振荡幅值标记。推力峰值更好地由尾流共振解释，我们使用经典流体动力学稳定性工具对平均推进射流剖面进行了考察。