Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > physics > arXiv:2507.23131

帮助 | 高级搜索

物理学 > 流体动力学

arXiv:2507.23131 (physics)
[提交于 2025年7月30日 ]

标题: 从涡旋到力 - 一种用于三维涡旋主导流动中非定常升力生成的数据驱动框架

标题: From vortices to forces - a data-driven framework for unsteady lift generation in three-dimensional vortex-dominated flows

Authors:Suryansh Prakhar, Jung-Hee Seo, Rajat Mittal
摘要: 在流体流动中,浸入其中的物体所受到的时间变化的流致力在自然和工程系统中起着关键作用,从生物运动到推进和能量收集装置。这些瞬态力通常源于复杂的动态涡旋相互作用,可能会增强或降低系统性能。然而,建立涡旋结构与力瞬变之间的明确因果关系仍然具有挑战性,特别是在高雷诺数的名义上三维流动中。在本研究中,我们研究了以跨度为基础的雷诺数为25,500的旋转叶片的非定常升力生成。该直接数值模拟的升力历史显示了与快速演变的流动结构相关的早期时间极值,包括前缘和尖端涡旋的形成、演变和破裂。为了量化这些涡旋结构对升力瞬变的影响,我们应用了力分解方法(FPM),该方法量化了由涡旋相关效应引起的表面压力力。从FPM中得出两个指标——$Q$-强度和涡旋接近度——用于对涡旋对升力的影响进行定量评估。这种分析确认并扩展了先前研究中的定性见解,并提供了一个简单易用的数据驱动框架,用于将非定常力归因于特定的流动特征,潜在应用于非定常空气动力学力起核心作用的系统的设计和控制。
摘要: Time-varying flow-induced forces on bodies immersed in fluid flows play a key role across a range of natural and engineered systems, from biological locomotion to propulsion and energy-harvesting devices. These transient forces often arise from complex, dynamic vortex interactions and can either enhance or degrade system performance. However, establishing a clear causal link between vortex structures and force transients remains challenging, especially in high-Reynolds number nominally three-dimensional flows. In this study, we investigate the unsteady lift generation on a rotor blade that is impulsively started with a span-based Reynolds number of 25,500. The lift history from this direct-numerical simulation reveals distinct early-time extrema associated with rapidly evolving flow structures, including the formation, evolution, and breakdown of leading-edge and tip vortices. To quantify the influence of these vortical structures on the lift transients, we apply the force partitioning method (FPM) that quantifies the surface pressure forces induced by vortex-associated effects. Two metrics - $Q$-strength and vortex proximity - are derived from FPM to provide a quantitative assessment of the influence of vortices on the lift force. This analysis confirms and extends qualitative insights from prior studies, and offers a simple-to-apply data-enabled framework for attributing unsteady forces to specific flow features, with potential applications in the design and control of systems where unsteady aerodynamic forces play a central role.
主题: 流体动力学 (physics.flu-dyn)
引用方式: arXiv:2507.23131 [physics.flu-dyn]
  (或者 arXiv:2507.23131v1 [physics.flu-dyn] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.23131
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Suryansh Prakhar [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2025 年 7 月 30 日 22:19:48 UTC (2,322 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
physics.flu-dyn
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
physics

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号