物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年7月31日
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标题: 低雷诺数下通过翼型表面凹坑实现的稳定和力调制
标题: Wake Stabilization and Force Modulation via Surface Dimples on an Airfoil at Low-Reynolds-Numbers
摘要: 本研究利用直接数值模拟,探讨了表面凹坑对基于弦长的雷诺数为$Re_c = 5300$和$10{,}000$的国家航空咨询委员会翼型(NACA0012)非定常空气动力学的影响。凹坑被放置在吸力面上,非维度弦向位置分别为$l_D/c = 0.035$和$0.35$,并在固定攻角$\alpha = 5^\circ$下研究了流动响应。 在$Re_c = 5300$处,位于$l_D/c = 0.35$的凹坑分别使升力和阻力波动减少了$26.5\%$和$33.3\%$,而平均力变化最小。 在$Re_c = 10{,}000$处,相同结构导致力波动增加了七倍,而平均值保持不变。 光滑翼型在此$Re_c$处表现出不规则、非周期的力信号,而凹坑情况则显示出高度周期性的行为,表明尾流得到了稳定。 流场可视化显示,凹坑在边界层内生成顺流向涡旋。 这些涡旋被发现对$Re_c = 5300$处的尾流动力学具有稳定作用,减少了涡旋破裂并增强了尾流结构的相干性。 谱本征正交分解(SPOD)表明,凹陷会根据雷诺数重新分配模态能量:在低$Re_c$时,它们减少宽带内容并抑制非定常性,而在高$Re_c$时,它们增强主导脱落模态并拓宽频谱能量分布。 这些结果表明,凹陷可以被动地调节流线型物体上的非定常力和尾流动力学,在不同的工况下,要么抑制要么增强流动不稳定性。
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