Crecimiento Transitorio Óptimo en un Flujo Incompresible Pasando por un Escalón Invertido
Autores: Martins Afonso, Marco; Meliga, Philippe; Serre, Eric
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Crecimiento Transitorio Óptimo en un Flujo Incompresible Pasando por un Escalón Invertido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Aerodinámico
Separación
Reatachamiento
Burbuja de recirculación
Estela turbulenta
Inestabilidades
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Con el objetivo de proporcionar un primer paso en la búsqueda de una reducción de la resistencia aerodinámica en la parte trasera de un automóvil, estudiamos los fenómenos de separación y reatachamiento de un flujo incompresible al centrarnos en una geometría aerodinámica específica, a saber, un escalón inclinado hacia atrás con una inclinación de 25 grados. La burbuja de recirculación resultante proporciona la base para una investigación analítica y numérica de la generación de rachas en la dirección del flujo, el efecto de elevación y las inestabilidades de estela turbulenta y de Kelvin-Helmholtz. Se realiza un análisis de estabilidad lineal y se aborda un problema de control óptimo con una fuerza volumétrica constante mediante una formulación variacional, métodos adjuntos, esquemas de penalización y un algoritmo de ortogonalización. Al tratar con el crecimiento transitorio de perturbaciones periódicas en la dirección transversal y, inspirado por la necesidad de perturbaciones físicamente realizables, finalmente proporcionamos un procedimiento que alcanza una ganancia máxima de energía cinética del orden de 10^6, con respecto a la potencia introducida por la fuerza externa.
Descripción
Con el objetivo de proporcionar un primer paso en la búsqueda de una reducción de la resistencia aerodinámica en la parte trasera de un automóvil, estudiamos los fenómenos de separación y reatachamiento de un flujo incompresible al centrarnos en una geometría aerodinámica específica, a saber, un escalón inclinado hacia atrás con una inclinación de 25 grados. La burbuja de recirculación resultante proporciona la base para una investigación analítica y numérica de la generación de rachas en la dirección del flujo, el efecto de elevación y las inestabilidades de estela turbulenta y de Kelvin-Helmholtz. Se realiza un análisis de estabilidad lineal y se aborda un problema de control óptimo con una fuerza volumétrica constante mediante una formulación variacional, métodos adjuntos, esquemas de penalización y un algoritmo de ortogonalización. Al tratar con el crecimiento transitorio de perturbaciones periódicas en la dirección transversal y, inspirado por la necesidad de perturbaciones físicamente realizables, finalmente proporcionamos un procedimiento que alcanza una ganancia máxima de energía cinética del orden de 10^6, con respecto a la potencia introducida por la fuerza externa.