Transient lift force on a blade during cutting of a vortex with non-zero axial flow
Transient lift force on a blade during cutting of a vortex with non-zero axial flow
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非零轴流涡流切割过程中叶片上的瞬态升力
DOI：
10.1017/jfm.2017.188
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发表时间：
2017
影响因子：
3.7
通讯作者：
Marshall, Jeffrey S.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Saunders, D. Curtis;Marshall, Jeffrey S.
采用标度理论、启发式推流模型和全N-S模拟相结合的方法，研究了具有非零轴向流动的叶片对涡核的垂直侵彻问题。本文的重点是了解叶片前缘初始侵彻涡核时产生的瞬时升力的机理，以及这种瞬时力与由于叶片表面涡核半径不同而产生的稳态升力之间的关系。三种建模方法都得出了叶片瞬时侵彻力升力系数的最大值与冲击参数成正比，与轴向流动参数成反比的结论。这一观测被用来开发一个简单的表达式，该表达式在很大范围的参数值范围内推翻了完整的N-S模拟对升力系数的预测。
The problem of orthogonal penetration of a blade into the core of a vortex with non-zero axial flow was studied using a combination of scaling theory, a heuristic plug-flow model and full Navier–Stokes simulations. The particular focus of this paper was to understand the mechanics of the transient lift force that occurs during the initial penetration of the blade leading edge into the vortex core, and the relationship of this transient force to the steady-state lift force that develops due to the difference in vortex core radius over the blade surface. The three modelling approaches all lead to the conclusion that the maximum value of the lift coefficient for the transient blade penetration force is proportional to the impact parameter and inversely proportional to the axial flow parameter. This observation is used to develop a simple expression that collapses the predictions of the full Navier–Stokes simulations for lift coefficient over a wide range of parameter values.
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