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基于均布式多孔表面吹气的索结构尾流控制
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Control of Wakes of Cable Structures Based on Blowing through Uniformly Distributed Porous Surfaces
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    摘要:

    为研究基于均布式多孔表面吹气对索结构尾流的控制效果,进行了一系列的风洞 试验 . 通过粒子图像测速(PIV)系统对雷诺数 Re为 1.0 × 104 的无控和控制工况的索结构尾流 场进行了测量,分析了尾流的瞬时和时均流动特性,并利用本征正交分解(POD)和动态模态分 解(DMD)对降阶后的模态特性进行了分析和对比 . 在吹气控制中,控制参数为无量纲的等效 吹气系数CQ. 研究结果表明:随着CQ的增加,POD各模态的能量分布趋于一致,流场中的拟序 结构尺度趋于均一化,对旋涡脱落起控制作用的第1、2阶模态受到抑制;尾流中旋涡脱落频率 被改变,分离的剪切层间的相互作用得到削弱;多个DMD模态特征值被改变,模态幅值的频域 分布发生偏移;尾流中回流区的尺度变大,湍动能和雷诺应力得到显著削弱.

    Abstract:

    In order to investigate the control effects on a cable structure based on blowing through uniformly dis? tributed porous surfaces,we conducted a series of wind tunnel tests. The measurements of wake flow fields of the cable structure under the uncontrolled and controlled cases with Reynolds number Re 1.0×104 were achieved by a PIV system. Instantaneous and time-averaged flow characteristics was analyzed,and proper orthogonal decomposi? tion(POD)and dynamic mode decomposition(DMD)were utilized to analyze step-down modal characteristics. The non-dimensional control parameter in the blowing control was the equivalent blowing coefficient,CQ. The experimen? tal results show that with the increase of CQ,POD modal energy distributions tend to be uniform,dimensions of co? herent structures in the global flow fields are transformed to be homogeneous and the dominance of the first two POD modes is restrained. The wake vortex shedding frequency is changed and interactions between separated shear-layers are restricted. DMD modal eigenvalues are changed and spectral distributions of mode amplitudes shifted. Further? more,the recirculation region dimension in the wake is enlarged and the turbulence kinetic energy and Reynolds shear stress are significantly weakened.

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高东来 ,余海洋 ,陈文礼 .基于均布式多孔表面吹气的索结构尾流控制[J].湖南大学学报:自然科学版,2022,49(5):34~43

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  • 在线发布日期: 2022-06-06
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