三维多尺度多孔障碍物的尾流特征
流体动力学
2019-07-16 v1
摘要
在本研究论文中，我们研究了三维多尺度多孔障碍物（3DMPO）后的尾流形成。在非浅水（B/h = 1.5）水槽中使用粒子成像测速（PIV），在x-y平面（z = 130 mm处）进行测量，基于自由来流速度（U_∞）的Re = 70,000。为表征3DMPO的下游尾流特征，将障碍物分为三种状态：（1）非多孔，（2）具有单一内部尺度的多孔，以及（3）多孔分形（基于Sierpinski地毯）。障碍物的空隙率（φ = 0.7）和外部尺寸（D）保持不变，而分形维数（D_f）、孔隙率（Λ）和连通性（σ）等内部几何参数被改变。我们能够识别表征3DMPO的这些拓扑参数与所得尾流特征之间的关系。发现分形维数（D_f）和孔隙率（Λ）负责下游稳态尾流区的形成，而连通性（σ）影响分离的低速再循环区的位置。在情况（3）中，3DMPO的功率谱能量密度（PSD）也受到连通性（σ）的影响，并显示出偏离Kolmogorov的-5/3幂律。
引用
@article{arxiv.1907.06075,
title = {Wake Characterisation of 3-Dimensional Multiscale Porous Obstacles},
author = {Jacob H. Marlow and Franck C. G. A. Nicolleau and Wernher Brevis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.06075},
year = {2019}
}
备注
20 pages, 15 figures, 2 tables