拉格朗日粒子跟踪测速技术研究水下振荡重球摆的漩涡屏障拓扑结构
使用时间分辨三维颗粒轨迹测速术(tr-3-D-PTV)研究在密度流体中振荡的重质量摆的涡 shedding 拓扑结构。实验系列涉及八个不同的固体到流体质量比 m? 在[1.14,14.95]范围内,并对应雷诺数高达Re~O(104)。摆的振荡周期严重依赖于m?。幅度衰减和振荡频率之间的关系是非单调的,在m?≈2.50时有最佳阻尼效果。此外,实现了一种使用涡量幅值等值面的数字物体跟踪(DOT)方法来分析涡旋结构。对于各种质量比 m?,观察到类似的涡 shedding 拓扑结构。我们的观察结果表明,首先,在摆的尾迹中形成了一个涡环。不久之后,初始涡环分解成两个明显可区分的大小相似的结构。其中一个涡旋留在摆的圆形路径上,而另一个涡旋则分离、向下传播,并最终消散。第一个涡旋的 shedding 时间和其初始传播速度取决于 m? 和球形重物赋予的动量。研究结果还表明,在 Strouhal 数基础上的理论涡 shedding 时间尺度与实验确定的涡 shedding 频率有很好的一致性。