方柱在静水中上浮时的尾流动力学
流体动力学
2025-11-04 v2
摘要
我们通过实验研究了方柱在静水中上浮过程中的尾流动力学，涵盖一系列弗劳德数（Fr）。时间分辨粒子图像测速技术提供了速度和涡量场，从而实现压力重构和涡旋特征识别。基于涡量强度（λci）、Okubo-Weiss参数（W）和剪切-涡相互作用测度（Λ）的诊断方法揭示，尾流由一对持续存在的反向旋转涡旋主导，而非周期性脱落。环流对Fr呈现两阶段依赖关系：在Fr≈1以下急剧增加，在此阈值以上趋于饱和，这与此前报告的夹带力标度规律一致。虽然涡旋面积几乎保持不变，但涡量强度和负W区域随Fr扩展，表明夹带增强源于旋转强度的加剧而非涡旋足迹的扩大。这些发现为涡旋-自由表面相互作用提供了新的物理见解，并丰富了对非定常尾流中夹带机制的理解，对多相流以及海军和海上结构的水动力学设计具有启示意义。
引用
@article{arxiv.2509.18305,
title = {Wake dynamics of a square cylinder while moving upward in quiescent water},
author = {Intesaaf Ashraf and Stephane Dorbolo and Neetu Tiwari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.18305},
year = {2025}
}