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Erschienen in: Experiments in Fluids 4/2023

01.04.2023 | Research Article

Incomplete fluid–structure coupling mechanism of a flexible membrane wing

verfasst von: Xi He, Jinjun Wang

Erschienen in: Experiments in Fluids | Ausgabe 4/2023

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Abstract

The effect of angles of attack (α) on the fluid–structure coupling of a flexible membrane wing is investigated experimentally at Re = 6 × 104. Membrane deformations and the surrounding flow fields are measured synchronously by two-dimensional time-resolved particle image velocimetry (2D-TRPIV). Results show that, for 12 ≤ α ≤ 16°, the vertical velocities over the membrane are coupled with the membrane vibration, but the streamwise velocities present lower dominant frequencies, which means the susceptibility of the flow in vertical and streamwise directions is different. As a result, the dominant frequencies of the instantaneous flows are different from and lower than the membrane, suggesting that the flow and the membrane are incompletely coupled. Then, the incomplete fluid–structure coupling mechanism is clearly revealed by the colored virtual dye visualization as well as the instantaneous pressure gradients. The periodically alternating adverse and favorable pressure gradients near the leading edge lead to the unsteady flow separation and reattachment, resulting in periodic presence and absence of the trailing-edge reverse flow in streamwise direction. Consequently, the intermittent fluid–fluid interaction between the leading-edge flow and the trailing-edge reverse flow causes the incomplete fluid–structure coupling.

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Zurück zum Zitat Kline SJ, McClintock FA (1953) Describing uncertainties in single-sample experiments. Mech Eng 75(1):3–8 Kline SJ, McClintock FA (1953) Describing uncertainties in single-sample experiments. Mech Eng 75(1):3–8
Zurück zum Zitat Polhamus EC (1996) A survey of Reynolds number and wing geometry effects on lift characteristics in the low speed stall region. NASA CR-4745. Polhamus EC (1996) A survey of Reynolds number and wing geometry effects on lift characteristics in the low speed stall region. NASA CR-4745.
Metadaten
Titel
Incomplete fluid–structure coupling mechanism of a flexible membrane wing
verfasst von
Xi He
Jinjun Wang
Publikationsdatum
01.04.2023
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Experiments in Fluids / Ausgabe 4/2023
Print ISSN: 0723-4864
Elektronische ISSN: 1432-1114
DOI
https://doi.org/10.1007/s00348-023-03622-x

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