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金、波；西蒙·伊林沃思。；理查德·桑德伯格。

使用基于解决方案的建模方法对涡流脱落进行反馈控制。 （英语） Zbl 1460.76289号

J.流体力学。 897，论文编号A26，22 p.（2020）.
小结：研究了低雷诺数下二维圆柱后涡脱落的最优反馈控制器的性能和鲁棒性。为了便于控制器设计，我们提出了一种有效的建模方法，其中我们使用预解算子将线性化的Navier-Stokes方程重新转换为输入输出形式，从而可以计算频率响应。通过使用频率响应识别的低阶模型，克服了将现代控制设计技术应用于高维流动系统的困难。这些低阶模型用于使用（mathcal）设计最优控制器{高}_\infty \）环路成形。考虑了两种不同的单输入单输出控制装置。在第一种布置中，位于尾流中的速度传感器驱动气缸附近的一对物体力。观察到脱落完全抑制，达到\（Re=110\）。由于涡旋脱落的对流性质和相应的时间延迟，我们观察到一个基本的权衡：传感器应足够靠近圆柱体，以避免过度的时间滞后，但应保持足够远的距离，以测量下游发展的不稳定模式。对于较大的雷诺数，这两个相互冲突的要求变得更加难以满足。在第二种布置中，我们考虑了一个实际设置，该设置带有一个执行器，该执行器根据升力测量值摆动气缸。系统稳定到\（Re=100\），我们证明了为什么产生的反馈控制器的性能随着雷诺数的增加而恶化得更快。还分析和讨论了为每个控制装置设计鲁棒控制器的挑战。

引用于4文件

MSC公司：

76D55型 不可压缩粘性流体的流动控制与优化
76D17号 粘性涡流
76D25型 尾迹和喷流

关键词：

旋涡脱落；旋涡不稳定性

软件：

MUMPS公司；FEniCS公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{B.Jin}等人，《流体力学杂志》。897，论文编号A26，第22页（2020；兹bl 1460.76289）
全文： 内政部 arXiv公司

参考文献：

[1] Ahuja，S.和Rowley，C.W.2010使用降阶估计量对经过平板的流动的不稳定稳态进行反馈控制。《流体力学杂志》645、447-478·Zbl 1189.76163号
[2] 奥克维克，E.，Hœpffner，J.，埃伦斯坦，U.W.E.&亨宁森，D.S.2007使用全局特征模在分离边界层流中进行最优增长、模型简化和控制。《流体力学杂志》579、305-314·Zbl 1175.76049号
[3] Amestoy，P.R.，Duff，I.S.，Koster，J.&L'Excellent，J.Y.2001A使用分布式动态调度的全异步多面解算器。SIAM J.矩阵分析。申请23（1），15-41·Zbl 0992.65018号
[4] Amestoy，P.R.，Guermouche，A.，L'Excellent，J.Y.&Pralet，S.2006线性系统并行解的混合调度。并行计算32（2），136-156。
[5] Aubry，N.，Holmes，P.，Lumley，J.L.&Stone，E.1988湍流边界层壁区相干结构的动力学。《流体力学杂志》192、115-173·Zbl 0643.76066号
[6] Bagheri，S.，Henningson，D.S.，Hoepffner，J.&Schmid，P.J.2009输入-输出分析和控制设计应用于空间发展流的线性模型。申请。机械。第62（2）版，020803。
[7] Barkley，D.2006圆柱尾迹平均流的线性分析。欧洲物理学。信件75（5），750-756。
[8] Belson，B.A.、Semeraro，O.、Rowley，C.W.和Henningson，D.S.2013二维blasius边界层不稳定性的反馈控制：传感器和致动器的作用。物理。流体25（5），054106。
[9] Brackston，R.D.，De La Cruz，J.G.，Wynn，A.，Rigas，G.&Morrison，J.F.2016湍流钝体尾流中双稳性的随机建模和反馈控制。《流体力学杂志》802、726-749·Zbl 1462.76116号
[10] Brackston，R.D.、Wynn，A.和Morrison，J.F.2018湍流钝体尾迹减阻的旋涡脱落建模和反馈控制。国际热流杂志71，127-136。
[11] Chen，K.K.&Rowley，C.W.，2011年𝓗_2线性化复杂Ginzburg-Landau系统中的最佳执行器和传感器布置。《流体力学杂志》681，241-260·Zbl 1241.76164号
[12] Choi，H.、Jeon，W.P.和Kim，J.2008年钝体上的水流控制。每年。流体力学修订版40，113-139·Zbl 1136.76022号
[13] Dahan，J.A.、Morgans，A.S.和Lardeau，S.2012具有钝后缘的钝体上的减阻反馈控制。《流体力学杂志》704、360-387·Zbl 1246.76023号
[14] Dalla Longa，L.、Morgans，A.S.和Dahan，J.A.2017使用线性反馈控制降低D型钝体的压力阻力。西奥。计算。流体动力学31（5-6），567-577。
[15] Descrijver，D.，Mrozowski，M.，Dhaene，T.&De Zutter，D.2008使用矢量拟合方法的快速实现对多端口系统进行宏观建模。IEEE微型。Wirel公司。康彭。Lett.18（6），第383-385页。
[16] Dušek，J.，Le Gal，P.和Fraunié，P.1994圆柱尾流中第一次Hopf分叉的数值和理论研究。《流体力学杂志》264、59-80·Zbl 0813.76021号
[17] Flinois，T.L.&Morgans，A.S.2016不稳定流的反馈控制：使用特征系统实现算法的直接建模方法。《流体力学杂志》793，41-78·Zbl 1382.76076号
[18] Giannetti，F.&Luchini，P.2007圆柱尾迹第一次不稳定性的结构敏感性。《流体力学杂志》58116-197·Zbl 1115.76028号
[19] Gillies，E.A.1998圆柱尾迹的低维控制。《流体力学杂志》371，157-178·Zbl 0935.76024号
[20] Glover，K.和Mcfarlane，D.1989具有h∞有界不确定性的标准化互质因子对象描述的鲁棒镇定。IEEE传输。自动。控制34（8），821-830·Zbl 0698.93063号
[21] Gómez，F.、Blackburn，H.M.、Rudman，M.、Sharma，A.S.和Mckeon，B.J.2016A基于预解算子的空腔三维非定常流动降阶模型。《流体力学杂志》798，R2·Zbl 1422.76039号
[22] Gunzburger，M.D.&Lee，H.C.1996卡门涡旋脱落的反馈控制。事务处理。ASME J.应用。机械63（3），828-835·Zbl 0875.76073号
[23] Gustavsen，B.2006改进矢量拟合的极点重新定位特性。IEEE传输。电力输送21（3），1587-1592。
[24] Gustavsen，B.2013矢量拟合网站，MATLAB代码，21。网址：https://www.sintef.no/projectweb/vectorfitting/。
[25] Gustavsen，B.和Semlyen，A.1999通过矢量拟合对频域响应进行合理近似。IEEE传输。电力输送14（3），1052-1061。
[26] Hoagg，J.B.&Bernstein，D.S.2007非最小相位零点——无关紧要——经典控制——再次讨论了第二部分。IEEE控制系统。杂志27（3），45-57。
[27] Ilak，M.&Rowley，C.W.2008使用平衡适当正交分解对过渡河道水流进行建模。物理。流体20（3），034103·Zbl 1182.76341号
[28] Illingworth，S.J.2016低雷诺数下基于模型的旋涡脱落控制。西奥。计算。流体动力学30（5），429-448。
[29] Jackson，C.P.1987A不同形状物体流动中漩涡脱落开始的有限元研究。《流体力学杂志》182，23-45·Zbl 0639.76041号
[30] Juang，J.N.&Pappa，R.S.1985模态参数识别和模型简化的特征系统实现算法。J.指南。控制动态8（5），620-627·Zbl 0589.93008号
[31] Kim，J.和Bewley，T.R.2007流量控制的线性系统方法。每年。修订版《流体力学》第39卷，第383-417页·兹比尔1296.76074
[32] Leontini，J.S.、Stewart，B.E.、Thompson，M.C.和Hourigan，K.2006低雷诺数下振荡圆柱的尾流状态和能量跃迁。物理。流体18（6），067101·Zbl 1185.76530号
[33] Logg，A.、Mardal，K.A.和Wells，G.2012《有限元法自动求解微分方程：FEniCS手册》，第84卷。施普林格科技与商业媒体·Zbl 1247.65105号
[34] Ma，Z.，Ahuja，S.&Rowley，C.W.2011使用特征系统实现算法控制流体的降阶模型。西奥。计算。流体动力学25（1-4），233-247·Zbl 1272.76103号
[35] Mckeon，B.J.和Sharma，A.S.2010A湍流管流的临界层框架。《流体力学杂志》658，336-382·Zbl 1205.76138号
[36] Mortensen，M.，Langtangen，H.P.&Wells，G.N.2011一个基于fenics的编程框架，用于通过雷诺平均Navier-Stokes方程模拟湍流。《高级水资源》34（9），1082-1101。
[37] Muddada，S.&Patnaik，B.S.V.2010抑制圆柱体后方涡流结构的主动流量控制策略。欧洲力学杂志。（B/液体）29（2），93-104·Zbl 1193.76050号
[38] Nguyen，V.D.、Jansson，J.、Goude，A.和Hoffman，J.2019垂直轴风力涡轮机湍流的直接有限元模拟。更新。能源135，238-247。
[39] Oehler，S.F.&Illingworth，S.J.2018空间发展流线性模型的传感器和致动器位置权衡。《流体力学杂志》854、34-55·Zbl 1415.76219号
[40] Park，D.S.、Ladd，D.M.和Hendricks，E.W.1994低雷诺数圆柱后von Kármán涡旋脱落的反馈控制。物理。流体6（7），2390-2405·Zbl 0838.76018号
[41] Pier，B.2002关于圆柱尾迹中有限振幅涡旋脱落的频率选择。《流体力学杂志》458，407-417·Zbl 1060.76031号
[42] Provansal，M.、Mathis，C.和Boyer，L.1987Bénard-von Kármánán不稳定性：瞬态和强制政体。《流体力学杂志》182，1-22·Zbl 0641.76046号
[43] Roussopoulos，K.1993低雷诺数涡旋脱落的反馈控制。《流体力学杂志》248267-296。
[44] Rowley，C.W.2005使用平衡适当正交分解对流体进行模型简化。国际分叉混沌杂志15（03），997-1013·Zbl 1140.76443号
[45] Rowley，C.W.&Dawson，S.T.2017流量分析和控制的模型简化。每年。《流体力学评论》49，387-417·Zbl 1359.76111号
[46] Singh，S.N.，Myatt，J.H.，Addington，G.A.，Banda，S.&Hall，J.K.2001使用适当的正交分解模型对涡旋脱落进行最优反馈控制。事务处理。ASME流体工程杂志123（3），612-618。
[47] Sipp，D.和Marquet，O.2013具有全局奇异模式的噪声放大器的表征：前缘平板边界层的情况。西奥。计算。流体动力学27（5），617-635。
[48] Sipp，D.、Marquet，O.、Meliga，P.和Barbagallo，A.2010开放流中全局不稳定性的动力学和控制：线性化方法。申请。机械。修订版63（3），030801。
[49] Son，D.&Choi，H.2018圆柱绕流比例积分微分控制的迭代反馈调节。IEEE传输。控制系统。技术27（4），1385-1396。
[50] Son，D.，Jeon，S.&Choi，H.2011A圆柱上方流量的比例-积分-微分控制。菲尔翻译。R.Soc.伦敦。A369（1940），1540-1555。
[51] Symon，S.、Rosenberg，K.、Dawson，S.T.和Mckeon，B.J.2018稳定性和预解分析中放大机制的非正常性和分类。物理。流体版本3（5），053902。
[52] Taira，K.，Brunton，S.L.，Dawson，S.T.，Rowley，C.W.，Colonius，T.，Mckeon，B.J.，Schmidt，O.T.，Gordeyev，S.，Theofilis，V.&Ukeiley，L.S.2017流体流动的模态分析：概述。美国汽车协会J.55（12），4013-4041。
[53] Vasilyeva，M.、Chung，E.T.、Efendiev，Y.和Kim，J.2019基于约束能量最小化的耦合流和力学放大。J.计算。物理376、660-674·Zbl 1416.76163号
[54] 威廉姆森，C.H.K.1996圆柱尾迹中的旋涡动力学。每年。《流体力学评论》28（1），477-539。
[55] Yao，W.&Jaiman，R.K.2017a使用特征系统实现算法对不稳定流动和涡激振动进行反馈控制。《流体力学杂志》827，394-414·Zbl 1460.76231号
[56] Yao，W.&Jaiman，R.K.2017b钝体涡激振动的模型简化和机理。《流体力学杂志》827、357-393·Zbl 1460.76230号
[57] Zebib，A.1987，通过圆柱的粘性流的稳定性。《工程数学杂志》21（2），155-165·Zbl 0632.76063号
[58] Zhang，M.M.，Cheng，L.&Zhou，Y.2004不同方案下柔性支承方柱的闭环控制旋涡脱落和振动。物理。流体16（5），1439-1448·Zbl 1186.76605号
[59] Zhou，K.，Doyle，J.C.&Glover，K.1996鲁棒最优控制，第40卷。普伦蒂斯·霍尔·Zbl 0999.49500
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