剪切来流下电磁减阻与尾流控制

摘要

电解质溶液中圆柱表面附近分布的电磁力可有效改变圆柱流体边界层,控制圆柱绕流.对剪切来流情形下圆柱绕流及其电磁控制进行了实验和计算研究.实验在转动水槽中进行,通过吊杆将装有电磁激活板的圆柱插在槽内液体中.吊杆上的应变片用于测试圆柱的阻力,注入适当的染料用来显示流场.数值模拟时,流场的基本方程为指数极坐标中考虑场力的Navier-Stokes方程,计算采用交替方向隐式格式和快速傅里叶变换格式.研究结果表明:剪切来流的绕流流场中,圆柱的尾涡向流速小的一侧偏移,升力和阻力周期性振荡,且升力的均值不为0,指向流速较小的一侧;电磁力作用后,圆柱的尾迹呈一条线向流速较小的一侧偏移,阻力减小且不再振荡,升力增大至稳定,指向流速较小的一侧.