Vortex transition and thermal mixing by pitching a perforated flexible panel
Cornell University（康奈尔大学）
本文研究了柔性孔隙面板的主动 pitching 运动对热混合和旋涡转变的影响，通过实验和半经验模拟揭示了运动学、孔隙率和柔性的作用。
2025-04-04 nlin.CD physics.app-ph physics.bio-ph
Leading-edge noise reduction by perforated and porous inserts: a compressible finite-chord prediction without fitted constants
University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）
本研究提出无需拟合常数的可压缩有限弦方法，预测穿孔和多孔前缘的降噪效果，通过瑞利电导及修正计算导纳，实验验证误差低至2.5分贝，并揭示穿孔几何主要通过低频导纳组起作用。
2026-09-30 physics.flu-dyn
3D vortex formation of rigid and flexible plates in impulsively starting motion
这段流体动力学视频展示了用散焦数字粒子图像测速仪（DDPIV）对平板在冲击运动中的三维涡形成过程进行的实验研究。刚性和柔性板的情况下进行了比较，以研究三维涡流的形成和相关的水动力的柔性的效果。这项研究的动机是如何在飞行和游泳动物扑动推进器的灵活性影响涡流的形成和推进力的一般性问题。对于平移和旋转运动，柔性板产生的涡流形态与刚性板截然不同。我们将尖端区域的偏转确定为这种差异的来源。柔性板在冲击启动和停止时不会产生大的水动力峰值。这种力的趋势与平稳的涡流形成和脱落过程有关。
2008-10-10 physics.flu-dyn
Length correction of 2D discontinuities or perforations at large wavelengths and for linear acoustics
本文主要研究了在大波长下，管道不连续或穿孔板表面辐射效应引起的长度修正问题。两个结果是从文献中使用的模型比较不同的几何形状的管道不连续或穿孔。首先，在两个管道或多孔板与空气之间的不连续处的模式耦合对于低频是可忽略的。第二，所有一致的模型的长度校正建议，到目前为止，除了狭缝状的任何几何形状，是类似的，当绘制成一个函数的平方根的穿孔率（管道的管道横截面积的比率）。这两个结果意味着管道或穿孔板的厚度的影响可以在长度校正表达式中独立于其他几何变量来考虑。一个单一的近似配方的穿孔或管道不连续的所有几何形状，除了狭缝状的几何形状，提出了实际用途。
2018-04-25 physics.class-ph physics.flu-dyn physics.hist-ph
Closed-form solution for the edge vortex of a revolving plate
当迎角较大时，扑动和旋转机翼会产生附着前缘涡。在这项工作中，提出了一个低阶模型的边缘涡，发展在旋转板上的90度迎角，这是最简单的限制情况下，但显示出显着的相似性，与一般已知的LEV。这个问题是解决解析，提供短的封闭形式的表达式的循环和位置的旋涡。与纳维-斯托克斯方程数值解的良好一致性表明，对于所研究的条件，锐边处的涡量产生及其随后的三维输送是形成边缘涡的主要效应。
2018-10-11 physics.flu-dyn
Falling plates with leading-edge vortex shedding
University of Michigan（密歇根大学）
本研究提出一种可实现前缘涡脱落的无粘流体中下落薄板数值方法，首次在无粘模拟中观测到大振幅颤振、翻滚等运动，验证了运动转变点与已有结果的一致性，并探究了V形板密度和弯折角对下落动力学的影响。
2025-09-30 physics.flu-dyn
Start-up vortex flow past an accelerated flat plate
本文用数值方法研究了有限长平板绕垂直于自身方向运动时的粘性绕流，平板以速度$at^p$运动，其中$p=0,0.5,1,2$。我们给出了涡度廓线、条纹线和流线的演化，并研究了对加速度参数$p$的依赖性。Luchini & Tognaccini（2002）提出的涡旋演化的四个阶段被清楚地识别出来。初始阶段，其中的涡量只包括一个瑞利边界层，被证明是持续一个时间间隔，其长度收缩到零像$p^3$，作为$p \to 0$。在第二阶段，旋转中心的发展，在板的尖端附近，涡核内的涡量最大值的发展之前。一旦涡度极大值形成，它的位置就会振荡，并与旋转中心不同。两者之间的差异随着$p$的增加而增加，并随着时间的推移而减小。在第三阶段，旋转中心和脱落环流密切满足自相似的无粘流的标度律。最后，在第四阶段中，有限板长度变得相关，并且流动开始偏离自相似行为。当堆芯轨迹和环流严格满足无粘标度律时，涡量最大值和边界层厚度遵循粘性标度律。所得结果与Pullin & Perry（1980）和Taneda & Honji（1971）的实验结果进行了比较。
2014-04-17 physics.flu-dyn
A theoretical model for the separated flow around an accelerating flat plate using time-dependent self similarity
我们提出了一个适合于平板翼型在无粘流体中加速的初始运动（2-3弦行程）的模型。分离流结构以常规方式表示为涡面，并发展了适用于平板前缘和后缘的局部相似展开式。涡面的拓扑特征保持，而不是诉诸点涡离散。除此之外，与以前的研究相比，我们的方法有两个理论上的新颖之处。首先，膨胀被应用于附着的外部流而不是涡面环量和位置。这使得平行于板的自由流的扫掠分量的不对称效应可以内置于与单阶流相同的控制方程中。其次，我们开发了一个时间依赖的自相似性过程，允许更复杂的流动结构的演变建模。这是通过相似性变量的隐式时间变化来实现的。作为一个集体的结果，预测的涡动力学和力量的板比较有利的Navier-Stokes模拟。最后，该模型被用来提供一些新的直观的分离流动在前缘。
2020-11-17 physics.flu-dyn
Ensemble-filtered vortex modeling of strongly disturbed aerodynamic flows
动态流量估计的任务是利用现有传感器的测量值来构造一个演化流量的近似值，特别是它对扰动的响应。根据Darakananda等人以前的工作进行建设。(Phys Rev Fluids 2018），我们进一步开发了一个基于无限薄板流动的随机扰动无粘涡模型集合的气动流的集合卡尔曼滤波器（EnKF）框架。在预报步骤中，每个集合成员中的涡元素被气流平流输送，新的元素从板的每个边缘释放;元素被聚集以保持有效的表示。在分析步骤中，通过同化从真实系统测量的跨板表面压差来校正涡元和前缘约束。我们表明，整体框架可以被物理解释为一系列的调整的位置和形状的椭圆形区域的不确定性与每个涡元素。在这项工作中，我们比较了以前使用的随机EnKF与集合变换卡尔曼滤波器（ETKF），它使用一个确定性的分析步骤。我们研究了平板在$20^\circ$在两个扰动流中的响应，真实的数据从高保真模拟在雷诺数500。在第一种情况下，我们应用一系列的大幅度脉冲附近的前缘的板来模仿流驱动。在第二种情况下，我们将平板置于圆柱后面的涡街尾流中。在这两种情况下，我们表明，基于涡的框架准确地估计压力分布和法向力，没有{ \em先验}知识的扰动。我们表明，ETKF是一致的更强大的随机EnKF。最后，我们通过卡尔曼增益的SVD来检查从测量到状态更新的映射。
2020-08-25 physics.flu-dyn
Numerical simulation of vortex-induced drag of elastic swimmer models
我们提出了数值模拟的简化模型的游泳生物或机器人，使用弦向柔性弹性板。我们专注于尖端涡起源于三维效应，由于有限的跨度的板。这些效应在预测游泳者的巡航速度时起着重要作用，因为它们对拖曳力有显著贡献。首先，我们用不同长宽比的矩形板模拟游泳者，并将结果与最近的实验研究进行比较。然后我们考虑具有膨胀和收缩形状的板。我们发现收缩游泳者的巡航速度高于矩形游泳者，矩形游泳者的巡航速度又高于扩张游泳者。我们提供了一些证据表明，这一结果是由于尖端涡与游泳者不同的相互作用。
2018-03-20 physics.flu-dyn
Lift Evaluation of a 2D Flapping Flat Plate
一些先前的实验和理论研究已经表明，翼型或机翼上的前缘涡（LEV）可以提供升力增强。本文采用非定常二维势流理论对平板翼扑动流场进行了数值模拟。采用多涡模型模拟了前缘和后缘涡，与在每个分离位置仅使用单个涡相比，该模型具有更高的精度。升力是通过对非定常Blasius方程积分得到的。结果表明，涡的运动对平板上的总气动力有显著的贡献。TEV的脱落和LEV的稳定明显有助于升力增强。对于大迎角情况，采用类似库塔的条件来确定前缘处的涡强度和位置;然而，对于小迎角情况，建议放宽该条件，并采用二维剪切层模型来计算新增加的涡的环量。然后将模拟结果与典型非定常平板问题的经典数值、模型和实验数据进行比较。观察到与这些数据的良好一致性。此外，这些结果表明，小迎角的前缘涡脱落应不同于大迎角的前缘涡脱落。最后，涡运动与升力的结果表明，无论是反流向的LEV和TEV的流向运动的运动有助于正升力。这也为未来MAV的主动流动控制提供了见解，即LEV和TEV的形成和脱落过程可以被操纵以提供升力增强。
2012-12-31 physics.flu-dyn
Comparison of inviscid and viscous vortex shedding from translating and rotating plates
University of Michigan（密歇根大学）
研究比较了无粘与可压缩涡旋分离模型在不同板运动下的性能，揭示了其在力预测和物理解释中的适用范围。
2026-02-06 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Insights into Leading Edge Vortex Formation and Detachment on a Pitching and Plunging Flat Plate
本研究是在俯仰和俯仰翼型上应用不同流动控制装置的前奏，目的是控制前缘涡（LEV）的增长，从而控制非定常失速条件下的升力。作为一个先决条件，必须充分了解的参数影响的LEV拓扑结构的发展，这构成了本实验研究的主要动机。本研究的目的有两个。首先，介绍了一种方法来验证流场和LEV特性之间的可比性的两个不同的设施，使用水和空气作为工作介质，通过使用一个共同的基线情况。这种比较背后的动机是，使用两种设施可以大大扩展整体参数范围。这种比较包括各自的参数范围的概述，控制的翼型运动学和仔细审查如何从时间分辨粒子图像测速（PIV）的速度数据的后处理程序的影响的整体性能和拓扑功能，用于验证LEV的发展。其次，并根据来自两个设施的结果，二级结构的外观和它们的影响LEV脱离在一个扩展的参数范围进行了研究。拉格朗日流场分析，有限时间李雅普诺夫指数（FTLE）的脊的基础上，允许精确识别的二级结构，并揭示了它们的出现是密切相关的涡雷诺数阈值计算从LEV环流。该阈值用于模拟二级结构的时间起始。进一步的分析表明，如果平板前缘的剪切层角停止增加，次级结构的出现会导致LEV停止累积环量。
2020-03-30 physics.flu-dyn
Porous plates at incidence
School of Engineering, Institute for Energy Systems, University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院能源系统研究所）；Aerospace Engineering, School of Metallurgy and Materials, University of Birmingham（伯明翰大学冶金与材料学院航空航天工程）
该研究探究了渗透率对有攻角二维矩形板流动的影响，分析了Re=30下不同达西数、攻角对应的尾流拓扑与受力变化规律，揭示了升阻力变化的剪切层机制，为小型多孔机翼研究提供参考。
2026-08-14 physics.flu-dyn
Comparison of three-dimensional and two-dimensional statistical mechanics of shear layers for flow between two parallel plates
结果表明，对于两平行壁面间的剪切流，由点涡的统计力学和涡线的统计力学预测的平均速度剖面实际上是不可区分的。
2011-11-14 physics.flu-dyn
Clapping propulsion and thin vortex rings: a computational study of vortex dynamics, energy equivalence, and core potential energy
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
该研究通过计算研究拍击推进，用两块薄刚性板形成腔，对比动态和静态情况，发现板间压力等有差异，还研究了拍击后能量收支，确定核心势能，通过模拟验证，补充了涡旋能量相关研究。
2026-07-14 physics.flu-dyn
Numerical study of viscous starting flow past a flat plate
本文采用高阶混合差分和半拉格朗日格式，数值研究了有限平板在垂直于自身方向上脉冲起动时的粘性绕流。目标是解决早期涡量产生的细节，并确定粘度对流量的影响，如核心轨迹和涡量，以及脱落环流。给出了雷诺数范围$Re \in [250, 2000]$和时间范围$t \in[0. 0002, 5]$的涡量等值线、条纹线和流线。在早期，大部分涡量都附着在板块上。本文提出了一个定义的脱落环流在早期以及后期的时间，并表明，它确实代表涡，从板分离，而不重新附着。粘性扩散的贡献的循环脱落率被发现是显着的，但有趣的是，仅略微依赖于雷诺数的值。脱落环流和涡核轨迹遵循无粘自相似流在几十年的时间内的标度律。给出了描述核心涡量、核心耗散、边界层厚度、阻力和升力随时间和雷诺数变化的标度律。这些模拟提供了基准结果，以评估诸如点涡和涡面模型等较简单的分离模型。
2014-01-14 physics.flu-dyn
A Similarity Solution of Rear Stagnation-point Flow over a Flat Plate in Two Dimensions
本文提出了一种二维平板后滞止点处不可压缩流体不稳流涡旋脱落发展的相似解方法。
2026-03-01 physics.flu-dyn
Reversal of a flat plate into its wake: a minimal model for wake capture
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
该研究以平板为对象，建立尾流捕获最小模型，揭示翼-尾流相互作用机制，发现反转前移动距离对阻力峰值及尾流作用力衰减的影响规律。
2026-07-30 physics.flu-dyn
Dynamic interactions between an aerodynamic flow and a flexible flat plate
本研究通过高保真流固耦合模拟，探究柔性平板与涡脱落气动流的动态相互作用，发现流动诱发不稳定性引发结构运动，并依据模态动力学划分不同耦合状态。
2024-11-05 physics.flu-dyn
Return to axi-symmetry for pipe flows generated after a fractal orifice
我们目前的实验结果从管流产生的分形形状的孔或开口。我们比较了不同的分形孔和他们的效率，以重新产生轴对称流，并返回到标准流产生的多孔板或圆孔板。我们考虑了两类分形开口：单孔和复孔，并强调了这两类分形开口之间的区别。对于雷诺数，我们使用，我们发现，有一个最佳的迭代分形水平以上，没有改善的实际应用，如流量计是预期。我们提出的主要参数的分形孔的特征是连接参数，对称角和间隙的壁$δ^*_g$。本文的结果是首次提出的分形开孔强迫流动的数值模拟方法，可作为今后数值模拟研究的参考。
2017-06-28 physics.flu-dyn
Vortex Core and POD Analysis on Hairpin Vortex Formation in Flow Transition
本文应用基于Liutex定义的涡核线新概念，论证了涡环不是λ涡的一部分，环状涡的生成与λ涡是分开形成的。本文还应用正交分解方法分析了平板上发夹环转捩区的KelvinHelmholtz不稳定性，以了解环形涡的形成。新的识别方法--改进的Omega-Liutex方法被有效地用于三维可视化和观察涡结构的形状。POD模式1作为平均流场，具有流向涡结构特征。其他POD模态均位于展向结构中，且具有由KH不稳定性引起的脉动运动。结果表明，波动POD模式是成对的，并且具有相同的特征，如振幅，振型和时间演变。涡核和POD分析结果表明，在边界层流动转捩过程中，λ涡和发夹涡的形成过程中，λ涡不是自身变形为发夹涡的，而是KH不稳定性作用下形成的。
2019-12-02 physics.flu-dyn
Linear feedback stabilization of point vortex equilibria near a Kasper Wing
本文研究了均匀来流作用下倾斜薄板和称为Kasper翼的三板结构上点涡平衡的反馈稳定。流动被假定为潜在的，并由二维不可压缩的欧拉方程建模。驱动具有定位在主板上的吹气和吸气的形式，并且以汇源奇异性表示，而跨板的压力测量作为系统输出。我们专注于点涡平衡形成一个单参数家庭的轨迹接近主板的后缘，并表明这些平衡是不稳定或中性稳定。使用线性控制理论的方法，我们发现，这些平衡点附近的线性化的系统动态是可控的和可观察的几乎所有的执行器和传感器的位置。闭环控制的设计是基于线性二次高斯（LQG）补偿器。计算结果证明了这种控制的有效性，关键的发现是，Kasper翼配置一般比他们的单板对应的更可控，也表现出较大的吸引盆下LQG闭环控制。然后，将闭环控制应用于具有附加扰动的系统，附加扰动以迎角和涡量脱落机制的随机波动的形式加入到流动中。另一个重要的观察是，在这些额外的扰动的存在下，控制仍然是鲁棒的，只要系统不偏离其原始状态太远。此外，引入涡量脱落机制往往会提高控制的有效性。对能控性和能观性分析结果以及闭环控制对不同扰动的响应进行了物理解释。
2018-01-16 math.OC physics.flu-dyn
On the Mechanism of Large Amplitude Flapping of Inverted Foil in a Uniform Flow
弹性翼片在后缘固定的情况下与均匀流相互作用，也称为倒置翼片，表现出各种复杂的自诱导扑动状态，例如大振幅扑动（LAF）、变形扑动和翻转扑动。在这里，我们进行了三维数值实验，以研究雷诺数Re= 30，000时涡脱落和涡-涡相互作用对LAF响应的作用。在这里，我们研究了一种新的配置，其中我们引入了一个固定的分离器板在后缘的倒翼的动力学，以抑制从后缘的涡脱落，并抑制反向旋转的涡之间的相互作用。我们发现，抑制的相互作用有一个微不足道的影响，横向扑动振幅，由于相对较弱的耦合之间的反向旋转涡从前缘和后缘发出。然而，后缘涡的抑制降低了翼片的流向扑动振幅、扑动频率和净应变能。为了进一步推广我们对LAF的理解，我们接下来对相同的翼型特性进行低雷诺数（Re $\in[0.1,50]$）模拟，以实现涡流脱落对大幅挥舞的影响。由于在低$Re$区域没有旋涡脱落过程，倒置翼型不再表现出周期性的扑动。然而，柔性翼片仍然通过发散不稳定性而失去其稳定性，以经历大的静态变形。最后，我们介绍了一个类似的分析模型LAF的基础上的动力学的弹性安装平板进行流诱导俯仰振荡在均匀流。
2017-11-03 physics.flu-dyn
Discrete vortex-based broadcast mode analysis for mitigation of dynamic stall
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
本文提出一种基于离散涡流和网络分析的主动流体控制方法，通过优化涡流扰动引入时机和位置，有效抑制动态失速，实验显示可显著降低升力峰值。
2025-06-27 physics.flu-dyn
Interaction of Sustained Vortex Shedding with a Phononic Subsurface: Effect of Positioning and Resonant Characteristics
organization= The Grainger College of Engineering, Department of Mechanical Science；Engineering , addressline= University of Illinois Urbana-Champaign , city= Urbana , postcode= 61801 , state= Illinois , country= USA；organization= The Grainger College of Engineering, Department of Aerospace Engineering , addressline= University of Illinois Urbana-Champaign , city= Urbana , postcode= 61801 , state= Illinois , country= USA
本研究采用高保真浸入边界法，探究声子subsurface的弦向位置与共振位移振幅增长率对平板分离流涡脱的流固耦合动力学的影响，揭示可显著降低升力、阻力振荡振幅且平均力变化极小的配置及作用机制。
2026-10-16 physics.flu-dyn
Delaying Leading Edge Vortex Detachment by Plasma Flow Control at Topologically Critical Locations
在低飞行速度和悬停时，扑翼推进系统提供了无与伦比的机动性和效率。这些优点归因于在非定常机翼上发展的前缘涡，它引起附加升力。我们提出并验证了一个操纵假设，允许延长的前缘涡的增长阶段，通过延迟其脱离与援助的流动控制。这种方法的目标是增加非定常翼型的总升力。利用介质阻挡放电等离子体激励器成功地压缩了俯仰和纵倾平板上主涡上游的次级结构。为了确定流动控制的时机和位置，使用翼型表面上的切向速度，该切向速度也用于量化流动控制的拓扑效应。然后对不同的运动学和NACA 0012翼型进行了流量控制试验。在所有有流动控制的情况下，前缘涡的峰值环量显著增加约20%，表明这种方法适用于各种运动学、动力学和翼型。
2020-03-26 physics.flu-dyn
Microtomographic PIV measurements of viscoelastic instabilities in a 3D micro-contraction
众所周知，在一定的魏森伯格数（Wi）以上，通过突然的平面收缩几何形状的粘弹性流通过与壁分离的中心射流在收缩平面的上游变得不稳定，并在凸拐角处形成涡流。在这里，我们首次考虑微加工玻璃平方收缩几何形状中的三维（3D）粘弹收缩流动。我们采用国家的最先进的微断层粒子图像测速产生的时间分辨和体积量化的3D粘弹性不稳定性中产生的稀聚合物溶液驱动通过的几何形状在很宽的范围Wi，但在可以忽略不计的雷诺数。根据我们的观察，我们描述了新的见解的增长，传播和瞬态动力学的弹性涡流形成的上游的3D微收缩由于流喷射朝向收缩。在低Wi，我们观察到涡流增长增加Wi，其次是以前未报道的涡流增长平台区。在平台区，涡流围绕射流循环，其周期随Wi减小，但振幅与Wi无关。此外，我们报告了新的平面外不对称喷射行为与Wi的相位依赖。最后，我们解决的应变率张量D和归因于局部梯度D作为底层驱动程序的循环通过应变硬化的流体在射流的尾流。
2021-04-23 physics.flu-dyn
A simple approach for vortex core visualization
我们提出了一种方法来可视化涡核的基础上操纵的压力场所产生的孤立涡在不可压缩流。在理想条件下，函数$D=2|\nabla P|/\nabla^2 P$可得出到涡流中心线的近似距离。与识别相干结构的局部方法相反，$D$的等值面产生与涡核中心等距的涡管场，理想情况下，涡核中心与涡的强度或大小无关。与其他线涡识别方法相比，这些方法通常依赖于检测涡核线的算法，并且经常需要复杂的实现，所提出的方法可以从局部欧拉速度场和压力场计算，就像$Q$和$λ_2$准则等涡识别方法一样容易。$2|\nabla P|/\nabla^2 P$给出了朗肯涡到涡核中心的精确距离，并且对于纯旋转的涡区通常是有效的，从而得到了其他简单一维涡模型中距涡核较远距离的近似值。该方法在我们尝试的所有测试中表现良好，尽管存在局限性。该方法被证明为一个典型的Burgers涡，一个Bodewadt涡，均匀各向同性湍流，螺旋桨的尾流，一个垂荡板，一个旋转的集装箱船和空气的表面战斗机的尾迹。所提出的方法有助于更好地显示涡流场显示涡核，补充方法，如$Q$和$λ_2$，显示涡量。
2019-10-15 physics.flu-dyn
Destruction of wall-bounded vortices using synthetic jet actuators
University of Delaware（特拉华大学）；Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院）；Hofstra University（霍夫斯特拉大学）
合成喷嘴通过破坏涡流相干性减少其旋转，有效抑制靠近墙壁的涡流结构。
2026-03-02 physics.flu-dyn
Deep reinforcement learning-based active flow control of an elliptical cylinder: transitioning from an elliptical cylinder to a circular cylinder and a flat plate
本研究将基于深度强化学习的主动流动控制技术应用于不同纵横比的椭圆圆柱与平板，利用PPO算法精确控制合成射流，在极低能耗下实现了显著的减阻、降升及涡旋脱落抑制。
2024-09-26 physics.flu-dyn
Experimental Investigation of Vortex Shedding in Superfluid $^4$He
本研究实验探讨了在超流体$^4$He中以恒定加速度运动的NACA 0012翼型后缘的起始涡旋脱落现象，发现HeI和HeII中涡旋行为无差异，且轨迹与速度偏离理论预期，归因于黏性和三维效应。
2025-01-31 physics.flu-dyn
Experimental studies on the frequency selection in flat plate wakes: mean flow stability analyses and low dimensional modeling
本文研究了平板尾流中二维旋涡脱落的整体频率选择。该分析是基于平均流速剖面从实验测量进行了两个值的雷诺数，1850和3350，这是基于板的厚度和自由流速度。在这项研究中，考虑了两种不同的平板后缘几何形状：钝的和圆形的。通过对测量的平均流速剖面进行局部时空分析，我们估计了流的全局脱落频率。这与实验测量的脱落频率非常一致。为了补充这项研究，我们进行了低维建模的基础上适当的正交分解（POD）的流场，这是新的平板尾迹。我们观察到，一个模型的基础上只有两个POD模式产生一个准确的估计的全球脱落频率。我们的研究结果还强调了平均流与高次谐波之间的非线性相互作用强度的作用，从而在实验上支持Sipp和Lebedev（JFM 2007）中概述的理论标准。
2021-06-02 physics.flu-dyn
Numerical analysis of turbulent forced convection and fluid flow past a triangular cylinder with control plate using standard $κ$-$ε$ model
对不同间隙比（0，0.5，1，1.5，2）和隔板尺寸（0，1，1.5）下，湍流绕流下游插入隔板的等边三角形圆柱的流场和换热特性进行了数值试验。非定常流模拟在Re= 22，000时，在基于有限体积的同位框架中，在二维非结构化网格上进行。结合标准$κ$ - $ε$模型求解雷诺平均动量和能量方程。在这项研究中，圆筒和控制板受到恒定的壁温。结果表明，三角形圆柱-分流板系统的阻力随间隙比的增大而减小。涡脱落被抑制的Strouhal数（ST）减少到其最小值的最大间隙比的配置研究。传热性能也显着提高了有限的间隙。此外，还研究了分离板长度变化对力系数、斯特劳哈尔数、局部平均努塞尔数和表面平均努塞尔数的影响。结果表明，增加分离板的长度显着抑制脱落的最小频率获得的最大板长度Ls/h = 1.5。然而，总的热传递随着板长度的增加而降低。
2022-06-25 physics.flu-dyn
Four-vortex motion around a circular cylinder
本文用解析和数值方法研究了均匀绕流中两对反向旋转点涡的运动。当动力学被限制到对称子空间-一种情况下，可以实现实验通过放置在中心平面的分离板-，它被发现，有一个家庭的线性稳定平衡相同的签署涡对。研究了对称子空间中的非线性动力学，给出了几种轨道类型。这里报道的分析提供了新的见解，并揭示了新的功能，这个四涡系统，如事实上，有两对相反的符号在圆柱体的相对两侧的涡没有平衡。(It有人认为，这种平衡可能存在的涡流通过一个圆柱限制在一个通道。）此外，一个新的家庭的相反签署的正常线上的平衡报告。对反对称扰动进行了稳定性分析，结果表明在这种情况下所有平衡点都是不稳定的。
2013-06-04 physics.flu-dyn
Vortex controlled heat transfer in eight row plate fin and tube exchangers: CFD derived air side Nusselt correlations
本研究通过CFD模拟揭示8排错列翅片管换热器中第1、2、8排传热效率显著高于其他排，并建立逐排努塞尔数关联式，为降低成本和能耗提供优化依据。
2025-09-10 physics.app-ph physics.flu-dyn
A Relative Liutex Method for Vortex Identification
Iowa State University（爱荷华州立大学）；University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）
本文提出了一种基于局部速度梯度强度的相对Liutex方法，用于更准确地识别涡旋结构，尤其在弱涡旋识别和抑制噪声特征方面表现出色。
2025-12-29 physics.flu-dyn
Vortex-induced Vibrations of a Confined Circular Cylinder for Efficient Flow Power Extraction
本文提出了一种简单的方法，通过将圆柱限制在两个平行平板之间来提高圆柱涡激振动（VIV）时的流能提取效率。为了量化雷诺数为150时圆柱体在高度为H的平行平板通道内的涡激振动的改善程度，进行了二维数值研究。圆柱体弹性地安装有弹簧，使得其仅在横向于通道流的方向上自由振动，并且具有10的固定质量比（m*）。能量提取过程被建模为一个阻尼器，其阻尼比为空间常数（），附着在圆柱上。通过改变一组固定质量阻尼（α = m*（））值（范围在0到1之间）的折合速度来进行模拟。通过改变通道高度，阻塞比（b = D/H）从0.25变化到0.5。无约束圆柱的准周期初始分支随阻塞的增加而收缩。发现提取的功率随着阻塞而迅速增加。对于最大阻塞（b = 0.2），与自由流速度等于通道平均速度的开放域中提取的功率相比，圆柱体提取的最大流功率大一个数量级。提取最大功率的最佳质量阻尼（αc）在0.2到0.3之间。推导出一个表达式来预测的最大提取功率的无阻尼响应的限制/无限制的圆柱。在αc = 0.25的假设下，推导出的表达式可以在当前和以前的数值和实验研究中获得的实际值的± 20%以内预测最大功率提取。
2021-01-28 physics.flu-dyn
Moffatt eddies in electrohydrodynamic flows: numerical simulations and analyses
本文数值研究了电介质液体二维电流体动力学（EHD）流动中的一系列涡，这些涡由双曲线叶片电极和平板电极（或叶片-平板配置）之间的电势差驱动。电驱动流冲击在板上以产生类似于莫法特涡流的涡流（Moffatt，$\textit{J. Fluid Mech.}$ vol.18，1-18，1964）。EHD中的这种现象首先在Perri $\textit{et al., J. Fluid Mech.}$第900卷，A12，2020的实验工作中报道。我们进行直接数值模拟的EHD流与三个莫法特型涡在一个大的计算域中，在中等电瑞利数（$ T $，量化的电场的强度）。相邻的涡流的大小和强度的比率进行检查，它们可以比较有利的莫法特的理论预测，有趣的是，定量比较是非常准确的两个涡流在远场。我们的研究还表明，较大的$T$增强了涡旋强度，较强的电荷扩散效应扩大了涡旋尺寸。足够大的$T$可进一步导致振荡流，与实验观察一致。此外，对定常叶板EHD流动进行了全局稳定性分析。在不同的$T$值下，详细描述了全局模式。当$T$较大时，中心区域中的几何形状的限制效应可导致振荡频率增加。这项工作有助于定量表征的莫法特型涡在电流体动力学流动。
2022-11-14 physics.flu-dyn
Unsteady Aerodynamics and Vortex-sheet Formation of A Two-dimensional Airfoil
机翼和翼型的非定常无粘流动模型已经发展到研究自然和人造飞行器的空气动力学。涡方法已被广泛应用于这些空气动力学模型的降维，其基础是对尾流中涡的强度和分布进行适当的估计。在这种模拟方法中，最基本的问题之一是涡面是如何产生的，并从尖锐的边缘释放。为了确定后缘涡面的形成，通过认识到流动不能围绕锐边突然转向，可以将经典库塔条件扩展到非定常情况。由于已知形成涡面的方向与后缘相切，所以这个条件可以很容易地应用于平板或具有尖尾缘的翼型。然而，对于有限角后缘，或在离开尖角的流动分离的情况下，形成的涡面的方向是不明确的。为了消除任何特别的实现，非定常库塔条件、环量守恒以及质量和动量守恒定律被耦合起来，以解析地求解后缘涡面的角度、强度和相对速度。通过定常和非定常背景流中翼型的流动结构和力计算与实验结果的比较，验证了二维空气动力学模型以及所提出的涡面形成条件。
2016-11-17 physics.flu-dyn
Advances and Outlooks of Heat Transfer Enhancement by Longitudinal Vortex Generators
在过去的几十年里，使用延伸表面（翅片）的传热强化受到了相当大的关注。纵向涡发生器（LVG）是一种新型的强化传热技术，自20世纪90年代以来受到广泛关注。它由一种特殊类型的延伸表面激活，该表面可以产生轴线平行于主流方向的涡流。旋涡是由流动分离和摩擦引起的强旋转二次流产生的。本文介绍了LVG的研究和应用现状。主题报导包括在直通道和在换热器中的热传递增强。在后者中，有板和波浪形翅片管换热器、翅片管和椭圆管换热器以及具有多排管的翅片管换热器。最后讨论了LVG强化传热的发展趋势和发展方向。
2016-03-05 physics.flu-dyn
Collective locomotion of two-dimensional lattices of flapping plates
本文研究了不可压流场中矩形和菱形格点拍动板在雷诺数为O（10- 100）时的推进特性。我们改变五个参数：拍打幅度、频率（或雷诺数）、板之间的水平和垂直间距以及迎面而来的流体流速度。在流向方向上紧密排列的格子在相邻的板之间产生强烈的涡流偶极子。当这些偶极子在临界流速下从上游方向切换到下游方向时，晶格从产生阻力急剧过渡到产生推力。在这些转变附近，流动呈现出各种周期性和非周期性状态，有或没有上下对称性，并且可以出现多个稳定的自推进速度。随着流向间距的增加，板可能会脱落撞击下游相邻板的典型涡流尾流。由于横向间距小，矩形网格产生净阻力，而菱形网格可能产生净推力，有时效率很高。随着横向间距的增加，矩形网格开始产生推力，最终效率略高于菱形网格，因为这两种类型的网格流会聚。在Re = 70时，时间周期格子流的最大弗劳德效率约为孤立板的两倍。在较低的Re下，网格的效率优势增加，直到孤立的扑动板不再产生推力。在小间隙和大流向间距的限制下，分别在两种情况下，板之间的小间隙和Poiffille-like流动，可以估计产生格子流所需的平均输入功率。对于这两种晶格，随着横向间距变大（并发生推力），平均输入功率饱和。在小的横向间距下，当板重叠时，菱形晶格的输入功率可能大得多，导致弗劳德效率降低。
2020-07-28 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Impact of a Cold Control Plate on Fluid Flow and Heat Transfer across an Isothermally Heated Rotary Oscillating Circular Cylinder
本文的主要目的是研究一个冷的，垂直的，弧形的控制板的流动特性和强迫对流换热机制的影响，通过旋转振荡，等温加热圆柱。二维，非定常，不可压缩，层流和粘性流动的牛顿，恒定特性的流体被认为是通过圆柱。使用内部代码在普朗特数$0.7$和雷诺数$150$下对控制板和气缸之间的各种间隙比（$0\leq d/R_0 \leq 3$）、最大角速度（$0.5\leq α_m \leq 4$）和振荡频率比（$f/f_0=0.5,\ 3$）进行模拟。这里，$d$表示圆柱体的表面和控制板的前表面之间的间隙，$R_0$表示圆柱体的半径，$f$是振荡频率，$f_0$是自然涡旋脱落的频率。$d/R_0=0$对应于无板情况。传热和旋涡脱落现象进行了讨论，在相互关系。对于具有$d/R_0=0.5$和$f/f_0=0.5$的间隙比的所有$α_m$，观察到热传递的显著增加。当$α_m=0.5$和$f/f_0=0.5$时，控制板表面上的热吸收随着间隙比的增加而减小到零，但当$α_m=4$和$f/f_0=3$时，控制板表面上的热吸收永远不会变为零。此外，当与没有板的情况下与$(α_m,\ f/f_0)=(0.5,\ 0.5)$相比，阻力系数的最大峰值降低了$9.877\%$的$d/R_0=3$的间隙比。对于$α_m=4$和$f/f_0=3$，发现相对于其他情况，$d/R_0=0.5$的最小间隙比显著增加升力系数。
2023-02-02 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
