Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Về Kiểm Soát Ma Sát Quy Mô Lớn Trong Dòng Chảy Tường Nhiễu Loạn Trong Các Kênh Có Số Reynolds Thấp
Tóm tắt
Nghiên cứu hiện tại xem xét lại phương pháp kiểm soát được đề xuất bởi Schoppa & Hussain (Phys. Fluids 10, 1049–1051 1998), sử dụng một tập hợp các mô phỏng số mới. Các tính toán được thực hiện trong một kênh nhiễu loạn với các số Reynolds ma sát là 104 (giá trị được sử dụng trong nghiên cứu ban đầu) và 180. Cụ thể, mục tiêu là để xác định tốt hơn vật lý của việc kiểm soát cũng như điều tra các tham số tối ưu. Mục đích trước mắt dẫn đến việc thiết kế lại chiến lược điều khiển: chuyển từ việc áp đặt số liệu trung bình dòng chảy sang việc áp dụng một lực thể tích. Một so sánh giữa hai phương pháp này được trình bày. Kết quả cho thấy phương pháp gốc chỉ dẫn đến việc giảm ma sát tạm thời. Phương pháp lực, ngược lại, dẫn đến việc giảm ma sát bền vững, từ đó cho thấy sự ưu việt của phương pháp lực cho tất cả các bước sóng được nghiên cứu. Một hiệu quả tối đa rõ ràng trong việc giảm ma sát được đạt được cho trường hợp có bước sóng chiều ngang tỷ lệ viscous của các xoáy là 1200, tạo ra một mức giảm ma sát 18%, so với bước sóng nhỏ hơn là 400 được gợi ý là xoáy hiệu quả nhất trong nghiên cứu của Schoppa & Hussain. Nhiều thống kê nhiễu loạn được xem xét, trong nỗ lực làm rõ nguyên nhân của hiệu ứng giảm ma sát. Ví dụ, một vùng sản xuất âm được tìm thấy, điều này khá bất thường đối với dòng chảy kênh nhiễu loạn phát triển.
Từ khóa
#kiểm soát ma sát #dòng chảy tường nhiễu loạn #mô phỏng số #số Reynolds #hiệu quả giảm ma sátTài liệu tham khảo
Chevalier, M., Schlatter, P., Lundbladh, A., Henningson, D.S.: Simson - A Pseudo-Spectral Solver for Incompressible Boundary Layer Flows. Tech. Rep. TRITA-MEK 2007:07, KTH Mechanics. Stockholm, Sweden (2007)
Choi, H., Moin, P., Kim, J.: Active turbulent control for drag reduction in wall-bounded flows. J. Fluid Mech 262, 75–110 (1994)
Garcia-Mayoral, R., Jiménez, J.: Drag reduction by riblets. Proc. R. Soc. London Ser. A 369, 1412–1427 (2011)
Gad-el Hak, M.: Flow Control, Passive, Active, and Reactive Flow Management. Cambridge University Press (2007)
Jiménez, J.: The largest scales of turbulent flows. CTR Annual Res. Briefs, 137–154 (1998)
Jung, W., Mangiavacchi, N., Akhavan, R.: Suppression of turbulence in wall-bounded flows by high-frequency spanwise oscillations. Phys. Fluids 4, 1605–1607 (1992)
Kametani, Y., Fukagata, K., Örlü, R., Schlatter, P.: Effect of uniform blowing/suction in a turbulent boundary layer at moderate reynolds number. Int. J. Heat Fluid Flow 55, 132–142 (2015)
Kasagi, N., Suzuki, Y., Fukagata, K.: Microelectromechanical systems-based feedback control of turbulence for skin friction reduction. Annu. Rev. Fluid Mech 41, 231–251 (2009)
Marusic, I., Adrian, R.J.: The eddies and scales of wall turbulence. In: Davidson, P., Kaneda, Y., Sreenivasan, KR (eds.) Ten Chapters in Turbulence, pp 176–220. Cambridge University Press, Cambridge (2013)
Örlü, R., Schlatter, P.: On the fluctuating wall-shear stress in zero pressure-gradient turbulent boundary layer flows. Phys. Fluids 23(2), 021704 (2011)
Quadrio, M., Ricco, P., Viotti, C.: Streamwise-traveling waves of spanwise wall velocity for turbulent drag reduction. J. Fluid Mech 627, 161–178 (2009)
Schoppa, W., Hussain, F.: A large-scale control strategy for drag reduction in turbulent boundary layers. Phys. Fluids 10(5), 1049–1051 (1998)
Soldati, A.: Influence of large-scale streamwise vortical ehd flows on wall turbulence. Int. J. Heat Fluid Flow 23, 441–443 (2001)
Stroh, A., Frohnapfel, B., Schlatter, P., Hasegawa, Y.: A comparison of opposition control in turbulent boundary layer and turbulent channel flow. Phys. Fluids 27, 075101 (2015)
Tropea, C., Yarin, A.L., Foss, J.F.: Springer Handbook of Experimental Fluid Mechanics. Springer Science & Business Media (2007)