Decomposition of wake dynamics in fluid–structure interaction via low-dimensional models
Notice bibliographique
Résumé
We present a dynamic decomposition analysis of the wake flow in fluid–structure interaction (FSI) systems under both laminar and turbulent flow conditions. Of particular interest is to provide the significance of low-dimensional wake flow features and their interaction dynamics to sustain the free vibration of a square cylinder at a relatively low mass ratio. To obtain the high-dimensional data, we employ a body-conforming variational FSI solver based on the recently developed partitioned iterative scheme and the dynamic subgrid-scale turbulence model for a moderate Reynolds number ( $Re$ ). The snapshot data from high-dimensional FSI simulations are projected to a low-dimensional subspace using the proper orthogonal decomposition (POD). We utilize each corresponding POD mode to detect features of the organized motions, namely, the vortex street, the shear layer and the near-wake bubble. We find that the vortex shedding modes contribute solely to the lift force, while the near-wake and shear layer modes play a dominant role in the drag force. We further examine the fundamental mechanism of this dynamical behaviour and propose a force decomposition technique via low-dimensional approximation. To elucidate the frequency lock-in, we systematically analyse the decomposed modes and their dynamical contributions to the force fluctuations for a range of reduced velocity at low Reynolds number laminar flow. These quantitative mode energy contributions demonstrate that the shear layer feeds the vorticity flux to the wake vortices and the near-wake bubble during the wake–body synchronization. Based on the decomposition of wake dynamics, we suggest an interaction cycle for the frequency lock-in during the wake–body interaction, which provides the interrelationship between the high-amplitude motion and the dominating wake features. Through our investigation of wake–body synchronization below critical $Re$ range, we discover that the bluff body can undergo a synchronized high-amplitude vibration due to flexibility-induced unsteadiness. Owing to the wake turbulence at a moderate Reynolds number of $Re=22\,000$ , a distorted set of POD modes and the broadband energy distribution are observed, while the interaction cycle for the wake synchronization is found to be valid for the turbulent wake flow.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».