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. / In many everyday applications, a fluid interacts with a surface. Reduction of skin friction between the fluid and the surface may improve efficiency of many of these applications. A typical example of this interaction is the flow over a flat plate. In this type of flows, skin friction can be reduced by delaying the laminar-to-turbulent transition of the boundary layer. During the last decades, many different active and passive techniques have been developed for this. However, studies often require expensive numerical simulations. In this work, a model based on the Kuramoto-Sivashinsky equation is developed to mimic the behavior of Tollmien-Schlichting waves in a boundary layer flow. The computational cost to run simulations with this model can be estimated to be four orders of magnitude lower than a corresponding simulation built on the three-dimensional Navier-Stokes equations. Using this model, a controller is applied, employing the adaptive filtered-X least-mean square algorithm. Perturbations are registered with a row of sensors in the span-wise direction and are attenuated with a row of actuators, downstream. The minimization of the input of a second row of sensors serves as a goal in the regulation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-166855 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Johan, Sundin |
| Publisher | KTH, Mekanik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0087 seconds