Теоретичні моделі керування пристінковими потоками в гідродинамічних системах

I. M. Gorban, O. V. Khomenko

Анотація


Розвинено нелінійний алгоритм керування пристінковим потоком, який використовує спіймані вихори в поперечних канавках, а також ежекцію рідини. Побудований контролер ґрунтується на моделі точкових вихорів з одним ступенем свободи і складається з рівняння рівноваги вихору та умови Кутта-Жуковського в гострих крайках канавки. Розраховано параметри керуючої системи для канавок різної глибини в стаціонарному потоці. Одержано, що в мілких канавках область стійкості вихорів є ширшою, ніж в глибоких, тому вони є більш перспективними для керування. Ці результати використано для розрахунку параметрів активної керуючої схеми зі зворотним зв’язком у нестаціонарному потоці, коли система оператив-но реагує на зовнішні збурення. Наведено приклади реалізації цієї схеми, коли швидкість течії змінюється періодично або за лінійним законом.

Повний текст:

PDF

Посилання


Gad-el-Hak M., Bushnell D.M. Separation control: rewiew // Journal of Fluids Engineering. — 1991. — 113, № 1. — P. 5–30.

Protas B., Wesfreid J.E. Drag force in the open-loop control of the cylinder wake in the Laminar Regime // Physics of Fluids. — 2002. — 14, № 2. — P. 810–826.

Wu J.Z., Vakili A.D., Wu J.M. Review of the physics of enhancing vortex lift by unsteady excitation // Progress in Aerospace Sciences. — 1991. — 28, № 2. — P. 73–131.

Roos F.W., Kegelman J.T. Control of coherent structures in reattaching laminar and turbulent shear layers // AIAA Journal. — 1980. — 24, №12. — P. 1956–1963.

Gorban V., Gorban I. Dynamics of vortices in near-wall flows: eigenfrequencies, resonant properties, algorithms of control // AGARD Report. — 1998. — 827. — P. 15–11.

Protas B. Vortex dynamics models in flow control problems // Nonlinearity. — 2008. — 21, № 9. — P. 1-54.

Betchelor Dzh. Vvedeniye v dinamiku zhidkosti. — M.: Mir. — 1973. — 757 c.

Chorin A.J. Vorticity and Turbulence. — Berlin: Springer. —1994. — 330 p.

Aref H., Kadtke J.B., Zawadski I. Point vortex dynamics: recent results and open problems // J. Fluid Dyn. Res. — 1988. — 3. — P. 63–64.

Meleshko V.V., van Heijst G.J.F. Interacting two-dimensional vortex structures: point vortices, contour kinematics and stirring properties // Chaos, Solutions and Fractals. — 1994. — 4. — P. 977–1010.

Ringleb F.O. Two-Dimensional Flow with Standing Vortex in Ducts and Diffusers // ASME J. Basic Eng. — 1960. — 82, № 4. — P. 921–927.

Bunyakin A.V., Chernyshenko S.I., Stepanov G.Yu. High-Reynolds-number Bftchelor-model asymptotics of a flow past an aerofoil with a vortex trapped in a cavity // J. Fluid Mech. — 1998. — 358. — P. 283–297.

Gorban I.M., Homenko O.V. Dynamics of vortices in near-wall flows with irregular boundaries // Continuous and Distributed Systems: Theory and Applications. Solid Mechanics and Its Applications / M.Z. Zgurovsky, V.A. Sadovnichiy (Eds.). — 2014. — 211. — P. 115–128.

Cortelezzi L., Leonard A., Doyle J. An example of active circulation control of the unsteady separated flow past a semi-infinite plate // J. Fluid Mech. — 1994. — 260. — P. 127–154.

Chernyshenko S.I. Stabilization of trapped vortices by alternating blowing suction // J. Phys. Fluids. — 1995. — 7, № 4. — P. 802–807.

Iollo A., Zanetti L. Trapped vortex optimal control by suction and blowing at the wall // European Journal of Mechanics B-fluids. — 2001. — 20, № 1. — P. 7–24.

Fil’chakov P.F. Priblizhennyye metody konformnykh otobrazheniy. — K.: Naukova dumka. — C. 531.

Clements R.R. An inviscid model of two-dimensional vortex shedding // Journal of Fluid Mechanics. — 1973. — 57. — P. 321–336.

Cortelezzi L. Nonlinear feedback control of the wake past a plate with a suction point on the downstream wall // Journal of Fluid Mechanics. — 1996. — 327. — P. 303–324.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Gad-el-Hak M., Bushnell D.M. Separation control: rewiew // Journal of Fluids Engineering. — 1991. — 113, № 1. — P. 5–30.

2. Protas B., Wesfreid J.E. Drag force in the open-loop control of the cylinder wake in the Laminar Regime // Physics of Fluids. — 2002. — 14, № 2. — P. 810–826.

3. Wu J.Z., Vakili A.D., Wu J.M. Review of the physics of enhancing vortex lift by unsteady excitation // Progress in Aerospace Sciences. — 1991. — 28, № 2. — P. 73–131.

4. Roos F.W., Kegelman J.T. Control of coherent structures in reattaching laminar and turbulent shear layers // AIAA Journal. — 1980. — 24, №12. — P. 1956–1963.

5. Gorban V., Gorban I. Dynamics of vortices in near-wall flows: eigenfrequencies, resonant properties, algorithms of control // AGARD Report. — 1998. — 827. — P. 15–11.

6. Protas B. Vortex dynamics models in flow control problems // Nonlinearity. — 2008. — 21, № 9. — P. 1-54.

7. Бэтчелор Дж. Введение в динамику жидкости. — М.: Мир. — 1973. — 757 c.

8. Chorin A.J. Vorticity and Turbulence. — Berlin: Springer. —1994. — 330 p.

9. Aref H., Kadtke J.B., Zawadski I. Point vortex dynamics: recent results and open problems // J. Fluid Dyn. Res. — 1988. — 3. — P. 63–64.

10. Meleshko V.V., van Heijst G.J.F. Interacting two-dimensional vortex structures: point vortices, contour kinematics and stirring properties // Chaos, Solutions and Fractals. — 1994. — 4. — P. 977–1010.

11. Ringleb F.O. Two-Dimensional Flow with Standing Vortex in Ducts and Diffusers // ASME J. Basic Eng. — 1960. — 82, № 4. — P. 921–927.

12. Bunyakin A.V., Chernyshenko S.I., Stepanov G.Yu. High-Reynolds-number Bftchelor-model asymptotics of a flow past an aerofoil with a vortex trapped in a cavity // J. Fluid Mech. — 1998. — 358. — P. 283–297.

13. Gorban I.M., Homenko O.V. Dynamics of vortices in near-wall flows with irregular boundaries // Continuous and Distributed Systems: Theory and Applications. Solid Mechanics and Its Applications / M.Z. Zgurovsky, V.A. Sadovnichiy (Eds.). — 2014. — 211. — P. 115–128.

14. Cortelezzi L., Leonard A., Doyle J. An example of active circulation control of the unsteady separated flow past a semi-infinite plate // J. Fluid Mech. — 1994. — 260. — P. 127–154.

15. Chernyshenko S.I. Stabilization of trapped vortices by alternating blowing suction // J. Phys. Fluids. — 1995. — 7, № 4. — P. 802–807.

16. Iollo A., Zanetti L. Trapped vortex optimal control by suction and blowing at the wall // European Journal of Mechanics B-fluids. — 2001. — 20, № 1. — P. 7–24.

17. Фильчаков П.Ф. Приближенные методы конформных отображений. — К.: Наукова думка. — C. 531.

18. Clements R.R. An inviscid model of two-dimensional vortex shedding // Journal of Fluid Mechanics. — 1973. — 57. — P. 321–336.

19. Cortelezzi L. Nonlinear feedback control of the wake past a plate with a suction point on the downstream wall // Journal of Fluid Mechanics. — 1996. — 327. — P. 303–324.