Harnessing the Kelvin–Helmholtz instability: feedback stabilization of an inviscid vortex sheet
Notice bibliographique
Résumé
In this investigation, we use a simple model of the dynamics of an inviscid vortex sheet given by the Birkhoff–Rott equation to obtain fundamental insights about the potential for stabilization of shear layers using feedback control. As actuation, we consider two arrays of point sinks/sources located a certain distance above and below the vortex sheet and subject to the constraint that their mass fluxes separately add up to zero. First, we demonstrate using analytical computations that the Birkhoff–Rott equation linearized around the flat-sheet configuration is in fact controllable when the number of actuator pairs is sufficiently large relative to the number of discrete degrees of freedom present in the system, a result valid for generic actuator locations. Next, we design a state-based linear-quadratic regulator stabilization strategy, where the key difficulty is the numerical solution of the Riccati equation in the presence of severe ill-conditioning resulting from the properties of the Birkhoff–Rott equation and the chosen form of actuation, an issue that is overcome by performing computations with a suitably increased arithmetic precision. Analysis of the linear closed-loop system reveals exponential decay of the perturbation energy and the corresponding actuation energy in all cases. Computations performed for the nonlinear closed-loop system demonstrate that initial perturbations of non-negligible amplitude can be effectively stabilized when a sufficient number of actuators is used. We also thoroughly analyse the sensitivity of the closed-loop stabilization strategies to the variation of a number of key parameters. Subject to the known limitations of inviscid vortex models, our findings indicate that, in principle, it may be possible to stabilize shear layers for relatively large initial perturbations, provided that the actuation has sufficiently many degrees of freedom.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».