Study on the Karman gait kinematics of an airfoil in an asymmetrical vortex street

物理 卡尔曼漩涡街 翼型 运动学 涡流 步态 机械 经典力学 航空航天工程 物理医学与康复 医学 雷诺数 湍流 工程类
作者
Wenbo Wu,Runpeng Gu,Zhe Hu,Yuankun Sun
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:36 (9)
标识
DOI:10.1063/5.0228852
摘要

To understand fish swimming behavior in unsteady flows, this paper introduces the Kármán gait model to numerically investigate the hydrodynamics of fish-like swimming in an asymmetric vortex environment, specifically the P + S mode (a pair of vortices are shed from one side of the cylinder and a single vortex from the other side during one oscillation period) created by an oscillating cylinder. The immersed boundary method is employed to model both the fish-like airfoil and the vibrating cylinder. Through simulations across a broad range of controlling parameters, we analyze the advancement efficiency of the airfoil in the P + S mode, the force coefficients, Fourier spectra of hydrodynamic forces, and the interactions between the airfoil and vortices. Our findings reveal that the fundamental phase Φ0 is crucial, as it directly influences the airfoil's position relative to the vortex and affects the forces exerted. Other parameters play a secondary role, primarily reinforcing the effect of the fundamental phase on airfoil–vortex interactions. Furthermore, the vortex pair boosting effect, unique to the P + S mode, enhances the airfoil's thrust and swimming efficiency. The wake environment behind the airfoil is also vital for maximizing benefits from the P + S mode. When the fundamental mode fs, indicative of the airfoil's ability to extract energy from vortices, dominates the Fourier spectra of hydrodynamic forces, it supports the airfoil's motion in the P + S mode. Conversely, when the first harmonic mode 2fs dominates the drag spectrum, it hinders propulsion by reducing the airfoil's thrust in the swimming direction.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
彭静琳发布了新的文献求助10
刚刚
iNk应助瞬间de回眸采纳,获得10
刚刚
爆米花应助Kuhaku采纳,获得20
刚刚
宋佳发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
刚刚
林钟望完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
1秒前
lllisa发布了新的文献求助10
1秒前
Magical发布了新的文献求助10
1秒前
JHK完成签到,获得积分20
1秒前
思源应助Scinature采纳,获得10
1秒前
2秒前
陶醉小笼包完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
小包子发布了新的文献求助20
2秒前
自由的夜天完成签到,获得积分20
3秒前
duoduo发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
JHK发布了新的文献求助10
4秒前
23333完成签到,获得积分10
4秒前
Liens发布了新的文献求助10
4秒前
Honahlee发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
HUANG_黄完成签到,获得积分10
5秒前
SS发布了新的文献求助30
5秒前
娇气的妙之完成签到,获得积分10
6秒前
NexusExplorer应助JY采纳,获得10
6秒前
李蕤蕤完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
Lucas应助虎啊虎啊采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
glacierflame完成签到,获得积分10
8秒前
Morli完成签到,获得积分20
8秒前
呼呼大睡完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
人脑智能与人工智能 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
Pharmacology for Chemists: Drug Discovery in Context 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5608436
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4693073
关于积分的说明 14876620
捐赠科研通 4717595
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2544222
邀请新用户注册赠送积分活动 1509305
关于科研通互助平台的介绍 1472836