Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Kiểm soát vết dòng của silanh thông qua các trường điện từ theo phương pháp vòng hở và tối ưu
Tóm tắt
Nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết về kiểm soát điện từ của vết dòng silanh đã được thực hiện trong bài báo này. Các thí nghiệm được tiến hành trong một bể xoay hình nhẫn chứa đầy một chất điện phân dẫn điện thấp. Một silanh được gắn một bộ kích từ điện từ trên bề mặt đã được đặt vào chất điện phân. Các phép đo lực đã được thực hiện bằng cách sử dụng các cảm biến biến dạng gắn vào một dầm cố định nơi mà cánh quạt thủy lực được treo, và các trường dòng được hình dung bằng cách sử dụng dấu màu. Dựa trên các phương trình Navier-Stokes xem xét lực điện từ, tức là lực Lorentz, trong tọa độ cực mũ, các nghiên cứu số đã được tiến hành thông qua một thuật toán Giải tích Hướng thay thế và một thuật toán Biến đổi Fourier nhanh. Kết quả thực nghiệm đã cho thấy xu hướng tương tự với các kết quả số. Đối với các lực Lorentz không đổi, được gọi là kiểm soát vòng hở, hiện tượng rơi vồng đã bị ngăn chặn hoàn toàn. Trong khi đó, dòng yếu đã biến mất và lực cản đã được giảm. Dựa trên các phương trình Navier-Stokes, một tối ưu hóa theo bầy dựa trên phương pháp adjoint cho các thuật toán kiểm soát đã được phát triển và các phương trình adjoint trong tọa độ cực mũ đã được phát triển. Các phương trình này được giải bằng thuật toán số như đã đề cập ở trên. Sự tiến hóa của trường dòng trong quá trình kiểm soát đã được thảo luận dựa trên các thông số tương tác tối ưu tính toán được.
Từ khóa
#Kiểm soát vòng hở #silanh #trường điện từ #phương trình Navier-Stokes #lực Lorentz #tối ưu hóa theo bầy.Tài liệu tham khảo
Roshko A. On the weak and drag of bluff bodies. J Aeronaut Sci, 1955, 22: 124–132
Williamson C H K. Vortex dynamics in the cylinder wake. Ann Rev Fluid Mech, 1996, 28: 477–539
Kwon K, Choi H. Control of laminar vortex shedding behind a circular cylinder using splitter plates. Phys Fluids, 1996, 8: 479–486
Strykowski P J, Sreenivasan K R. On the formation and suppression of vortex ’shedding’ at low Reynolds numbers. J Fluid Mech, 1990, 218: 71–107
Tokumaru P T, Dimotakis P E. Rotary oscillatory control of a cylinder wake. J Fluid Mech, 1991, 224: 77–90
Roussopoulos K. Feedback control of vortex shedding at low Reynolds numbers. J Fluid Mech, 1993, 248: 267–296
Li Z J, Navon I M, Hussaini M Y, et al. Optimal control of cylinder wakes via suction and blowing. Computers Fluids, 2003, 32: 149–171
Lecordier L C, Browne L W B, Le Masson S, et al. Control of vortex shedding by thermal effect at low Reyolds numbers. Exp Therm Fluid Sci, 2000, 21: 227–237
Wu C J, Xie Y Q, Wu J Z. “Fluid roller bearing” effect and flow control. Acta Mech Sin, 2003, 19: 476–484
Wu C J, Wang L, Wu J Z. Suppression of the von Karman vortex street behind a circular cylinder by a traveling wave generated by a flexible surface. J Fluid Mech, 2007, 574: 365–391
Gailitis A, Lielausis O. On a possibility to reduce the hydrodynamical resistance of a plate in an electrolyte. Appl Magnetohydrodynamics, 1961, 12: 143–146
Weier T, Gerbeth G, Posdziedch O, et al. Experiments on cylinder wake stabilization in an electrolyte solution by means of electromagnetic forces localized on the cylinder surface. Exp Therm Fluid Sci, 1998, 16: 84–91
Kim S J, Lee C M. Investigation of the flow around a circular cylinder under the influence of an electromagnetic force. Exp Fluids, 2000, 28: 252–260
Chen Z H, Fan B C. Numerical investigation on wake of cylinder covered with electromagnetic actuator (in Chinese). Acta Mech Sin, 2002, 34: 978–983
Fan B C, Zhou B M, Chen Z H. Electromagnetic control to cylinder wake (in Chinese). Chin J Appl Mech, 2005, 22(4): 522–526
Zhou B M, Fan B C, Chen Z H, et al. Flow control effects of electromagnetic force in the boundary layer (in Chinese). Acta Mech Sin, 2004, 36(4): 472–478
Abergel F, Temam R. On some control problems in fluid mechanics. Theor Comput Fluid Dyn, 1990, 1: 303–325
Gunzburger M D. Perspectives in Flow Control and Optimization. Philadelphia, PA: SIAM, 2003
Bewley T R, Moin P, Teman R. DNS-based predictive control of turbulence: An optimal benchmark for feedback algorithms. J Fluid Mech, 2001, 447: 179–225
Berger T W, Kim J, Lee C. Turbulent boundary layer control utilizing the Lorentz force. Phys Fluids, 2000, 12(3): 631–649