Análisis computacional del control activo y pasivo del flujo para un escalón hacia atrás
Autores: Moulinos, Iosif; Manopoulos, Christos; Tsangaris, Sokrates
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis computacional del control activo y pasivo del flujo para un escalón hacia atrás
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Flujo interno
Frecuencia
Amplitud
Recirculación
Separación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Los flujos internos estables e inestables con una frecuencia y amplitud se examinan a través de un escalón hacia atrás (relación de expansión 2), para números de Reynolds bajos (, ), utilizando el método de frontera inmersa. Una parte inferior del escalón hacia atrás oscila con la misma frecuencia que el flujo inestable. Se investiga el efecto de la frecuencia, la amplitud y la longitud de esta oscilación. Mediante una regulación de control activa adecuada, se reducen las longitudes de recirculación y, durante un porcentaje del período de tiempo, no se produce una región de velocidad negativa sin pared superior. Además, sustituyendo la superficie móvil prescriptivamente por una membrana homogénea sensible a la presión, se examina la interacción fluido-estructura. Mostramos que, seleccionando valores adecuados para los parámetros de la membrana, como la tensión de la membrana y la presión externa aplicada, la burbuja de separación del flujo de la pared superior desaparece, mientras que la del flujo de la pared inferior disminuye significativamente tanto en los casos estables como inestables. Además, para el caso de variación temporal, la fluctuación de longitud de la región de flujo invertido de la pared inferior se contrae considerablemente. Los hallazgos del estudio tienen aplicaciones en el control de flujos confinados y externos donde se produce la separación.
Descripción
Los flujos internos estables e inestables con una frecuencia y amplitud se examinan a través de un escalón hacia atrás (relación de expansión 2), para números de Reynolds bajos (, ), utilizando el método de frontera inmersa. Una parte inferior del escalón hacia atrás oscila con la misma frecuencia que el flujo inestable. Se investiga el efecto de la frecuencia, la amplitud y la longitud de esta oscilación. Mediante una regulación de control activa adecuada, se reducen las longitudes de recirculación y, durante un porcentaje del período de tiempo, no se produce una región de velocidad negativa sin pared superior. Además, sustituyendo la superficie móvil prescriptivamente por una membrana homogénea sensible a la presión, se examina la interacción fluido-estructura. Mostramos que, seleccionando valores adecuados para los parámetros de la membrana, como la tensión de la membrana y la presión externa aplicada, la burbuja de separación del flujo de la pared superior desaparece, mientras que la del flujo de la pared inferior disminuye significativamente tanto en los casos estables como inestables. Además, para el caso de variación temporal, la fluctuación de longitud de la región de flujo invertido de la pared inferior se contrae considerablemente. Los hallazgos del estudio tienen aplicaciones en el control de flujos confinados y externos donde se produce la separación.