Artificial intelligence control of a low-drag Ahmed body using distributed jet arrays

阻力 流量控制(数据) 控制理论(社会学) 雷诺数 控制器(灌溉) 计算机科学 流动分离 机械 模拟 物理 人工智能 边界层 控制(管理) 湍流 计算机网络 农学 生物
作者
Bingfu Zhang,Y. Zhou,Yu Zhou
出处
期刊:Journal of Fluid Mechanics [Cambridge University Press]
卷期号:963 被引量:4
标识
DOI:10.1017/jfm.2023.291
摘要

This work proposes a machine-learning or artificial intelligence (AI) control of a low-drag Ahmed body with a rear slant angle φ = 35° with a view to finding strategies for efficient drag reduction ( DR ). The Reynolds number Re investigated is 1.7 × 10 5 based on the square root of the body cross-sectional area. The control system comprises of five independently operated arrays of steady microjets blowing along the edges of the rear window and vertical base, twenty-six pressure taps on the rear end of the body and a controller based on an ant colony algorithm for unsupervised learning of a near-optimal control law. The cost function is designed such that both DR and control power input are considered. The learning process of the AI control discovers forcing that produces a DR up to 18 %, corresponding to a drag coefficient reduction of 0.06, greatly exceeding any previously reported DR for this body. Furthermore, the discovered forcings may provide alternative solutions, i.e. a tremendously increased control efficiency given a small sacrifice in DR . Extensive flow measurements performed with and without control indicate significant alterations in the flow structure around the body, such as flow separation over the rear window, recirculation bubbles and C-pillar vortices, which are linked to the pressure rise on the window and base. The physical mechanism for DR is unveiled, along with a conceptual model for the altered flow structure under the optimum control or biggest DR . This mechanism is further compared with that under the highest control efficiency.

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