7、流体力学与航天控制领域的研究进展

流体力学与航天控制领域的研究进展

一、湍流冠层流中的相干结构

在湍流冠层流的研究中，发现冠层外部区域存在沿流向的流动结构。这些沿流向的相干结构贯穿整个计算域，其尺寸与明渠高度 H 相当。然而，由于冠层内部茎干的存在，这些结构的尺寸会急剧减小。冠层就像一个多孔壁，对来自外部区域的流动结构进行过滤，其渗透率取决于冠层的密度。

高频模式下的流动结构比斯特劳哈尔数（St）约为 0.04 时发现的大型流向结构小。随着频率增加，相干结构会变短，这表明由于流动中出现的不稳定性，原有的相干性丧失。

在冠层内部，低频模式下的近壁流向相干结构得到了很好的体现。这些细丝不会破坏相干性，而是由双周期圆柱体周围的流动产生。尽管冠层床和茎干会引入阻力，但这些结构仍能保持相干性，且与冠层外部区域具有相同频率的结构相比，其尺寸急剧减小。此外，冠层内部的流向相干结构似乎存在相关性，但在外部区域这种相关性消失，这与将冠层表示为可渗透壁的观点相符，即冠层外部和内部区域的流动结构不同。

相关结论总结

• 大尺度流向相干结构出现在明渠域的流向方向，且在远离冠层区域发展。这些大尺寸结构在高频模式下似乎会失去相干性，表明存在流动不稳定机制。
• 冠层区域内存在流向相干结构，其尺寸受细丝间距限制，明显小于外部流动的结构。
• 冠层会过滤能够进入内部区域的流动结构，冠层内的结构似乎存在相关性，但外部区域的相同结构这种相关性消失，冠层表面对外部流动而言可视为粗糙壁。

二、基于粒子群优化的卫星姿态控制 PD 控制器

（一）研究背景

随着小卫星数量的增加，磁执行