Controlling the Laminar-to-Turbulent Transition in a Fluid Flow

Sammanfattning: Det finns många vardagliga anordningar där en fluid interagerar med en yta. Reduktion av ytfriktion mellan fluiden och ytan kan förbättra verkningsgraden för många av dessa anordningar. Ett typiskt exempel på denna interaktion är flödet över en platt yta. För dessa flöden kan ytfriktionen minskas genom en fördröjning av övergången från ett laminärt till ett turbulent gränsskikt. Under de senaste decennierna har många olika aktiva och passiva tekniker utvecklats för detta. Studier kräver dock ofta dyra numeriska simuleringar. I detta arbete utvecklas en modell, baserad på Kuramoto-Sivashinskys ekvation, för att efterlikna beteendet hos Tollmien-Schlichtingvågor i ett gränsskikt. Beräkningskostnaden för simuleringar med denna modell kan uppskattas vara fyra storleksordningar lägre än för motsvarande simulering baserad på Navier-Stokes ekvationer i tre dimensioner. Med denna modell implementeras en regulator som använder sig av den adaptiva algoritmen "filtered-X least-mean square''. Störningar mäts med en rad av sensorer, placerade vinkelrätt mot flödet, och reduceras med en rad av aktuatorer, nedströms. Minimering av insignalen från en andra rad av sensorer fungerar som ett mål i regleringen.