杜 海，張琴林，何玲艷，李奇軒

（1.西華大學(xué)航空航天學(xué)院，成都 610039；2.西華大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，成都 610039）

減阻控制是流體力學(xué)的研究熱點(diǎn)，而鈍體作為航空航天、流體機(jī)械及交通運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域典型的繞流部件，都迫切需要研究有效的減阻控制方法來(lái)降低阻力［1］。通常將控制技術(shù)分為主動(dòng)控制［2-4］和被動(dòng)控制［5-8］兩大類(lèi)。主動(dòng)控制技術(shù)一般需要外部提供動(dòng)量或能量，而被動(dòng)控制技術(shù)則不需要，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效以及易實(shí)施等特點(diǎn)，從而在各工程領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。多孔介質(zhì)內(nèi)部具有眾多細(xì)小的空隙結(jié)構(gòu)，孔隙之間允許其他相通過(guò)。因其獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得鈍體上覆蓋多孔介質(zhì)［9-12］成為一種有效的被動(dòng)控制方式，被廣泛的應(yīng)用于降噪［13］、減阻［14-15］以及減緩氣動(dòng)熱［16］等流動(dòng)控制中，近年來(lái)受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者們的廣泛關(guān)注。在多孔介質(zhì)減阻控制研究方面，主要是圍繞多孔介質(zhì)的控制參數(shù)和控制機(jī)理兩方面內(nèi)容開(kāi)展了大量研究工作。在控制參數(shù)方面：Liu 等［17-19］對(duì)不同孔隙率、不同厚度的多孔介質(zhì)進(jìn)行數(shù)值模擬研究，研究發(fā)現(xiàn)：柱體平均阻力系數(shù)隨著厚度比t/D及孔隙率的增大而減小。Klausmann 等［20］在3×104～1.4×105雷諾數(shù)范圍內(nèi)，對(duì)背風(fēng)側(cè)覆蓋多孔介質(zhì)的圓柱繞流進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)：在背風(fēng)側(cè)鋪設(shè)多孔介質(zhì)時(shí)，阻力系數(shù)可降低7.7%～13.2%，當(dāng)多孔涂層角度β＞100°時(shí)，減阻效果較好。Aguiar 等［21］對(duì)多孔介質(zhì)不同鋪設(shè)方位角進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)圓柱背風(fēng)側(cè)鋪設(shè)方位角為270°時(shí)，減阻控制效果最佳。在流動(dòng)控制機(jī)理方面，Bruneau 等［22-24］將多孔介質(zhì)應(yīng)用于鈍體進(jìn)行流動(dòng)控制。利用罰函數(shù)法，將包覆多孔介質(zhì)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為固體-多孔-流體模型。一系列的研究發(fā)現(xiàn)，多孔材料主要通過(guò)達(dá)西流動(dòng)來(lái)降低阻力，從而將非滑移邊界條件轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)滑移傅里葉邊界條件。Yu 等［25］提出：由于多孔介質(zhì)內(nèi)部允許流體通過(guò)，使得多孔表面的法向速度分量是非零的，初步推測(cè)出多孔介質(zhì)的滲透性特征將產(chǎn)生類(lèi)似于帶有底部射流的柱體流動(dòng)。Naito 等［26］實(shí)驗(yàn)研究了不同雷諾數(shù)下多孔材料對(duì)流場(chǎng)的影響，并試圖通過(guò)多孔表面的滑移速度和多孔材料內(nèi)部的能量耗散來(lái)解釋流動(dòng)減阻的控制機(jī)理。胡興軍等［27］對(duì)鋪設(shè)有多孔介質(zhì)材料的貨車(chē)進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)多孔材料不但可以使貨車(chē)阻力降低，而且還可改變其壓力場(chǎng)以及應(yīng)力分布。上述大多數(shù)研究描述了利用多孔介質(zhì)實(shí)現(xiàn)控制減阻時(shí)的宏觀流場(chǎng)變化，但從微流動(dòng)的角度研究多孔表面滲透性引起的微射流與圓柱尾流結(jié)構(gòu)之間的相互作用需進(jìn)一步的探究。本文將采用三維大渦模擬方法，對(duì)亞臨界雷諾數(shù)條件下圓柱開(kāi)展多孔介質(zhì)減阻控制研究，獲得多孔介質(zhì)的減阻特性，揭示多孔介質(zhì)的減阻機(jī)理。

1 數(shù)值模擬方法

1.1 幾何模型及計(jì)算區(qū)域

（1）幾何模型

圓柱模型直徑D=40 mm（圖1），后緣鋪設(shè)多孔介質(zhì)方位角為270°，多孔介質(zhì)的厚度為4 mm，多孔介質(zhì)的物理參數(shù)在1.3節(jié)詳細(xì)介紹。計(jì)算流域如圖2所示，其直徑為D，展向長(zhǎng)度為4D，圓柱距離左右邊界均為15D。流場(chǎng)入口距離圓柱中心為12.5D，出口距離圓柱中心為50D，以保證流場(chǎng)充分發(fā)展。

圖1 圓柱模型Fig.1 Cylinder model

圖2 幾何模型示意圖Fig.2 Schematic diagram of geometric model

（2）計(jì)算域網(wǎng)格

圖3 計(jì)算域網(wǎng)格Fig.3 Computing domain grid

圖4 壁面Y+值分布Fig.4 Distribution of Y+ value on wall

1.2 邊界條件

將計(jì)算域的左邊界設(shè)定為速度入口邊界（x方 向 速 度u=U0，y方 向 速 度v=0，z方 向 速 度w=0），計(jì)算域右邊界設(shè)置為自由出流，四周邊界設(shè)定為對(duì)稱(chēng)邊界條件，圓柱表面定義為無(wú)滑移壁面條件。針對(duì)覆蓋多孔介質(zhì)的模型，設(shè)置了多孔區(qū)域，并將多孔介質(zhì)表面定義為多孔躍階邊界條件。

1.3 控制方程

本文的數(shù)值模擬采用大渦模擬［28］進(jìn)行計(jì)算，其連續(xù)性和N-S 方程為

對(duì)于多孔介質(zhì)區(qū)域，其動(dòng)量方程具有附加的動(dòng)量源項(xiàng)。其中源項(xiàng)由兩部分組成：一部分是黏性損失項(xiàng)（符合Darcy 定理）；另一部分是內(nèi)部損失項(xiàng)，計(jì)算公式為

式中：u為局部平均速度矢量（達(dá)西速度）；K為多孔介質(zhì)滲透率，本文多孔材料滲透率為0.241×10-3mm2；ε為 多 孔 介 質(zhì) 孔 隙 率，本 文 設(shè)定為常量0.95，是介質(zhì)內(nèi)空隙體積占介質(zhì)總體積的比值。

2 數(shù)值模擬驗(yàn)證

為了與項(xiàng)目組前期開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、以及國(guó)內(nèi)外其他學(xué)者已發(fā)表的論文數(shù)據(jù)［29-32］進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，本文選取雷諾數(shù)Re=0.56×105、1.4×105進(jìn)行數(shù)值模擬研究。首先在亞臨界雷諾數(shù)下，對(duì)三維光滑圓柱數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證（表1），采用3套不同數(shù)量的網(wǎng)格，分別為60、146 和224 萬(wàn)個(gè)。隨著網(wǎng)格數(shù)的增加，阻力系數(shù)及升力系數(shù)的均方根變化量逐漸變小。且在網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到224 萬(wàn)個(gè)時(shí)，本次數(shù)值模擬結(jié)果與Breuer 等［33］的計(jì)算結(jié)果基本一致。

表1 不同網(wǎng)格參數(shù)下數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果Table 1 Numerical simulation results under different grid parameters

在Re=1.4×105時(shí)，將本文數(shù)值模擬對(duì)應(yīng)的圓柱繞流壓強(qiáng)系數(shù)分布與已發(fā)表論文結(jié)果［21-24］進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，如圖5 所示，其吻合度較好。其中，用來(lái)研究圓柱繞流的主要參數(shù)包括壓力系數(shù)CP、阻力系數(shù)CD、升力系數(shù)CL、升力系數(shù)均方根值C′L和斯特勞哈爾數(shù)St，它們的定義為

圖5 圓柱表面壓力系數(shù)分布（Re=1.4×105）Fig.5 Pressure coefficient distribution on the cylinder surface at Re = 1.4 × 105

式中：P為當(dāng)?shù)仂o壓，P0入口來(lái)流靜壓，U0為無(wú)窮遠(yuǎn)處來(lái)流速度；FD和FL分別為阻力和升力；A為圓柱的特征面積A=D×L，L為圓柱的展向長(zhǎng)度；Cl為瞬時(shí)升力系數(shù)，N為采樣頻率；f為旋渦脫落的頻率，T為旋渦脫落的周期。

3 多孔介質(zhì)減阻特性

3.1 升力、阻力控制特性

在Re= 5.6 × 104的條件下，對(duì)有/無(wú)多孔介質(zhì)圓柱繞流的結(jié)果進(jìn)行分析，得到升力、阻力系數(shù)的變化規(guī)律如圖6 所示，圖中CD為平均阻力系數(shù)。從曲線可知，圓柱后緣覆蓋多孔介質(zhì)后，氣動(dòng)力系數(shù)最大幅值和脈動(dòng)量均明顯減小。此外從減阻控制效果來(lái)看，光滑圓柱平均阻力系數(shù)為1.29，而后緣覆蓋有多孔介質(zhì)的圓柱平均阻力系數(shù)減小為1.18（圖6（b）），減阻率達(dá)8.53%。

圖6 升阻力系數(shù)對(duì)比圖Fig.6 Comparison of lift and drag coefficients

由于圓柱非定常的氣動(dòng)力主要是由尾跡脫落渦引起，所以圓柱氣動(dòng)力的頻率反映了脫落渦的頻率。觀察圖7 中的數(shù)據(jù)可知，光滑圓柱繞流的渦脫頻率f=99.91 Hz，對(duì)應(yīng)的St=0.20（項(xiàng)目組實(shí)驗(yàn)結(jié)果f=99.82 Hz，St=0.199）；270°后緣鋪設(shè)多孔介質(zhì)圓柱繞流的脫落渦頻率f=81.19 Hz，St=0.162（項(xiàng)目組實(shí)驗(yàn)結(jié)果f=78.21 Hz，St=0.156）。通過(guò)對(duì)比分析，可知在后緣覆蓋多孔介質(zhì)不僅可以實(shí)現(xiàn)減阻，而且可使圓柱繞流尾渦脫落頻率和振幅減小。

圖7 光滑圓柱和多孔介質(zhì)圓柱的升力系數(shù)功率譜密度(Re=5.6×104)Fig.7 Power spectral density of lift coefficient of smooth cylinder and porous cylinder at Re = 5.6 × 104

3.2 多孔介質(zhì)減阻類(lèi)別

通常來(lái)說(shuō)，繞圓柱的阻力主要由摩擦阻力和壓差阻力構(gòu)成，在上文中已經(jīng)得到，在圓柱體后緣處覆蓋多孔介質(zhì)可以達(dá)到減阻的目的，接下來(lái)對(duì)總阻力進(jìn)行分解，來(lái)探究多孔介質(zhì)減阻的具體類(lèi)別。

3.2.1 總阻力分解

圖8 為光滑及覆蓋有多孔介質(zhì)圓柱的各阻力系數(shù)分量對(duì)比圖，從圖中可以看出，相對(duì)光滑圓柱體而言，覆蓋多孔介質(zhì)后，總阻力及壓差阻力均減?。傋枇p小8.53%，壓差阻力減小11.64%），但摩擦阻力增大（摩擦阻力增大1 倍）。注意到在亞臨界雷諾數(shù)下，圓柱繞流摩擦阻力對(duì)總阻力的貢獻(xiàn)非常小（摩擦阻力占總阻力的2.79%），其主要是由圓柱上下游壓力差所產(chǎn)生的阻力（即壓差阻力）?？梢?jiàn)在本文的研究條件下，覆蓋多孔介質(zhì)的圓柱減阻歸結(jié)于對(duì)壓差阻力的有效控制。

圖8 各阻力分量對(duì)比圖Fig.8 Comparison of drag components

3.2.2 壓力系數(shù)分布

在Re=5.6×104時(shí)，光滑圓柱與多孔介質(zhì)圓柱表面的壓力系數(shù)CP曲線如圖9 所示（角度θ為圓上監(jiān)測(cè)點(diǎn)與來(lái)流方向的夾角）。由圖9 可以得到，圓柱體后緣覆蓋多孔介質(zhì)后，背風(fēng)面負(fù)壓絕對(duì)值明顯減小。而根據(jù)單位長(zhǎng)度圓柱所受壓差阻力的表達(dá)式為

圖9 壓強(qiáng)分布圖Fig.9 Graph of pressure distribution

當(dāng)負(fù)壓區(qū)壓力絕對(duì)值減小時(shí)，使得圓柱上下游壓力差減小，將導(dǎo)致圓柱整體的壓差阻力的減小，整體上實(shí)現(xiàn)了圓柱的減阻。

4 多孔介質(zhì)減阻機(jī)理

為了研究多孔介質(zhì)實(shí)現(xiàn)減阻的內(nèi)在機(jī)理，從時(shí)間平均的湍流強(qiáng)度、速度場(chǎng)、多孔介質(zhì)微射流和圓柱繞流相互作用現(xiàn)象以及瞬態(tài)流場(chǎng)的角度進(jìn)行研究。

4.1 湍流強(qiáng)度分析

湍流強(qiáng)度I反應(yīng)了脈動(dòng)速度的相對(duì)強(qiáng)度，其計(jì)算公式為

式中：u′、v′、w′分別代表x、y、z方向的脈動(dòng)速度；Ux、Uy、Uz分別代表x、y、z方向的速度。

圖10（a）給出了光滑圓柱的時(shí)間平均的湍流強(qiáng)度，圖10（b）給出了覆蓋多孔介質(zhì)圓柱的時(shí)間平均湍流強(qiáng)度。可見(jiàn)在相同雷諾數(shù)下，覆蓋多孔介質(zhì)后，尾跡湍流耗散加快、湍流強(qiáng)度減弱。

圖10 湍流強(qiáng)度圖Fig.10 Turbulence intensity

4.2 時(shí)均流線圖分析

圖11 為光滑圓柱及多孔介質(zhì)圓柱的時(shí)均流場(chǎng)圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，時(shí)間平均下，光滑圓柱尾跡中有兩個(gè)接近對(duì)稱(chēng)的大尺度旋渦，而在近壁區(qū)，形成了明顯的二次渦結(jié)構(gòu)。覆蓋多孔介質(zhì)后，同樣也存在兩個(gè)大尺度旋渦和二次旋渦，但尾跡區(qū)速度場(chǎng)被拓寬、拉長(zhǎng)，圓柱尾流中的脫落渦位置更靠下游。

圖11 時(shí)均流場(chǎng)圖Fig.11 Diagram of time averaged flow field

圖12 為光滑圓柱及多孔圓柱的速度矢量圖。由光滑圓柱近壁速度矢量圖（圖12（a））可知，在主旋渦和二次旋渦的作用下，光滑圓柱尾跡存在兩條分離線（主分離線和次分離線）。主分離線將外流和圓柱尾跡流動(dòng)區(qū)分開(kāi)來(lái)，形成了圓柱的分離剪切層；次分離線將二次旋渦和近壁流動(dòng)區(qū)分開(kāi)來(lái)，形成了主旋渦和二次旋渦的交界面。覆蓋多孔介質(zhì)后（圖12（b）），同樣也存在兩條分離線，但覆蓋多孔介質(zhì)后，流體可穿過(guò)多孔介質(zhì)，且流動(dòng)方向與來(lái)流方向相同，即在多孔介質(zhì)與氣流的交界面處存在速度的滑移，使壁面速度梯度發(fā)生改變。

圖12 速度矢量圖Fig.12 Vector diagram of velocity

4.3 多孔介質(zhì)產(chǎn)生的微射流和圓柱繞流相互作用現(xiàn)象

4.3.1 微射流速度場(chǎng)

從上一節(jié)時(shí)間平均的速度場(chǎng)可以看出有氣流穿透多孔介質(zhì)，本節(jié)將對(duì)多孔介質(zhì)噴出的微射流如何影響圓柱繞流尾跡這一問(wèn)題進(jìn)行研究。圖13給出了多孔介質(zhì)近壁面流場(chǎng)圖，可以看出，從多孔介質(zhì)內(nèi)部噴出的射流可分成兩部分，分別是微射流1、2和尾緣出口射流。

可見(jiàn)微射流一部分作用于圓柱的分離點(diǎn)附近（圖中標(biāo)注微射流出口1、2），與分離剪切層相互作用（局部放大見(jiàn)圖13（b）），使自由剪切層更加穩(wěn)定，同時(shí)湍流強(qiáng)度減弱；此外，圓柱的后緣附近也會(huì)產(chǎn)生微射流（局部放大見(jiàn)圖13（c）），微射流與尾跡中的分離流相互作用，影響了尾跡旋渦的強(qiáng)度以及位置，同時(shí)改善了圓柱上下游的壓力差。

圖13 多孔介質(zhì)近壁面流場(chǎng)圖Fig.13 Near wall streamline diagram of porous cylinder

4.3.2 體積力分析

多孔介質(zhì)在下游會(huì)產(chǎn)生微射流，其物理作用可歸結(jié)于“動(dòng)量效應(yīng)”，而體積力是表征動(dòng)量效應(yīng)的一個(gè)重要參數(shù)。因此，通過(guò)對(duì)體積力進(jìn)行分析，來(lái)探究其動(dòng)力學(xué)行為。

本文數(shù)值模擬計(jì)算為三維結(jié)構(gòu)，因此選取三維N-S 方程求解體積力分布，有

式中：U為流場(chǎng)速度矢量；p為空氣壓力；F為體積力；t為時(shí)間；?U為速度矢量的梯度。

對(duì)時(shí)均流場(chǎng)的N-S 方程進(jìn)行分解，得到微分形式的計(jì)算空間體積力分布，有

式中fx、fy、fz分別為x、y、z方向的體積力分布。

圖14（a）、（c）、（e）分別為光滑圓柱x、y、z方向體積力分布圖；圖14（b）、（d）、（f）分別為多孔介質(zhì)圓柱體x、y、z方向體積力分布圖。分析發(fā)現(xiàn)：一方面，圓柱后緣位置鋪設(shè)多孔介質(zhì)后，流體可以穿過(guò)多孔介質(zhì)，流動(dòng)方向與來(lái)流方向相同，產(chǎn)生正向的推動(dòng)力（類(lèi)似于微射流的作用效果），從而使背風(fēng)面負(fù)向體積力明顯減弱，表現(xiàn)為壓差阻力減??；另一方面，流體可以穿過(guò)多孔介質(zhì)，在y方向上主要作用于圓柱上下游兩側(cè)，y正方向產(chǎn)生正向體積力，y負(fù)方向產(chǎn)生負(fù)向體積力，使得尾跡區(qū)旋渦被拓寬、拉長(zhǎng)。

圖14 各方向體積力分析Fig.14 Analysis of volume force in three directions of smooth and porous cylinders

4.4 瞬態(tài)流場(chǎng)分析

4.2 節(jié)和4.3 節(jié)分析了時(shí)間平均的多孔介質(zhì)減阻機(jī)理，本節(jié)將從非定常的角度分析多孔介質(zhì)在圓柱上的減阻機(jī)理。

4.4.1 瞬態(tài)渦量場(chǎng)

渦量W可表示為流體速度矢量的旋度，其計(jì)算公式為

光滑圓柱與多孔介質(zhì)圓柱體的中截面尾流區(qū)漩渦在1 個(gè)周期內(nèi)渦量變化分別如圖15（a，c，e，g）及圖15（b，d，f，h）所示。從圖中可以看出，后緣鋪設(shè)多孔介質(zhì)后，旋渦變得更加細(xì)長(zhǎng)且靠近圓柱體尾緣處的旋渦更加離散化。利用尾跡區(qū)對(duì)應(yīng)時(shí)刻流線圖來(lái)分析多孔介質(zhì)改變渦量場(chǎng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在機(jī)理為：圓柱尾跡處穿過(guò)多孔介質(zhì)內(nèi)部的大部分流體從出口（如上述的尾緣出口）排出，產(chǎn)生類(lèi)似微射流效果，且當(dāng)上游渦形成、下游渦脫落過(guò)程中，穿過(guò)多孔介質(zhì)內(nèi)部流體的噴口位置往上移動(dòng)，使靠近壁面的渦結(jié)構(gòu)被破碎，同時(shí)將上游渦往后推動(dòng)，反之同理。

圖15 周期內(nèi)瞬態(tài)渦量場(chǎng)Fig.15 Variation of transient vorticity field in a period

4.4.2 瞬態(tài)速度場(chǎng)分析

在圓柱中截面流場(chǎng)中選取3 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)（即P1（x/D=0，y/D=0.75）、P2（x/D=0.75，y/D=1.25）、P3（x/D=2，y/D=1.25），位置如圖16 所示），分析其對(duì)應(yīng)速度u（x方向速度）、v（y方向速度）的變化曲線，來(lái)對(duì)比分析圓柱上加多孔介質(zhì)后，尾跡非定常的速度變化規(guī)律。

圖16 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置示意圖Fig.16 Schematic diagram of monitoring points

圖17 給出了光滑圓柱及多孔介質(zhì)圓柱P1、P2、P3點(diǎn)的速度曲線。從圖17 可以看出，圓柱尾跡中不同位置處，擾動(dòng)速度的波動(dòng)幅值不一樣。P1點(diǎn)在分離點(diǎn)附近，速度波動(dòng)較小，速度u波動(dòng)范圍為23～29 m/s，速度v波動(dòng)范圍為2～7 m/s；P2點(diǎn)在剪切層上，速度波動(dòng)比P1點(diǎn)大，速度u波動(dòng)幅值為19.5～25 m/s，速度v波動(dòng)幅值為-3～3.5 m/s；而P3點(diǎn)在遠(yuǎn)場(chǎng)尾跡中，速度波動(dòng)幅值更大，速度u波動(dòng)幅值為6～26 m/s，速度v波動(dòng)幅值為-5～12.5 m/s。

圖17 光滑圓柱與多孔介質(zhì)圓柱P1、P2、P3點(diǎn)的u、v 速度對(duì)比曲線Fig.17 u and v velocity comparison curves of P1, P2 and P3 points of smooth and porous cylinders

而在圓柱覆蓋多孔介質(zhì)后，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的速度波動(dòng)均變小，P1點(diǎn)處，速度u波動(dòng)范圍為24～27.5 m/s，速度v波動(dòng)范圍為3～6 m/s；P2點(diǎn)上，速度u波 動(dòng) 幅 值 為21～24.5 m/s，速 度v波 動(dòng) 幅 值為-2～2.5 m/s；P3點(diǎn)上，速度u波動(dòng)幅值為14～26 m/s，速度v波動(dòng)幅值為-5～7.5 m/s，這說(shuō)明加多孔介質(zhì)后，剪切層和尾跡流動(dòng)變得穩(wěn)定。

5 結(jié) 論

本文在亞臨界雷諾數(shù)下（雷諾數(shù)為5.6×104），開(kāi)展了多孔介質(zhì)對(duì)圓柱體減阻控制的研究。從氣動(dòng)力、壓力系數(shù)分布及尾跡速度場(chǎng)、渦量場(chǎng)和體積力等角度出發(fā)，研究了多孔介質(zhì)對(duì)圓柱尾跡流場(chǎng)的控制機(jī)理，獲得的主要結(jié)論如下：

（1）圓柱后緣覆蓋多孔介質(zhì)后，氣動(dòng)力系數(shù)幅值和脈動(dòng)量均明顯減小，最大減阻率可達(dá)8.53%。同時(shí)多孔介質(zhì)使圓柱繞流尾渦脫落頻率和振幅減小。在本文的研究條件下，覆蓋多孔介質(zhì)的圓柱減阻歸結(jié)于對(duì)壓差阻力的有效控制。

（2）時(shí)間平均及瞬態(tài)流場(chǎng)結(jié)果可知，覆蓋多孔介質(zhì)后，圓柱繞流旋渦結(jié)構(gòu)變得細(xì)長(zhǎng)且旋渦中心更加遠(yuǎn)離壁面、湍流強(qiáng)度減弱，旋渦結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)阻力減小、尾渦脫落頻率降低。

（3）多孔介質(zhì)與氣流的交界面會(huì)形成了速度滑移，有氣流穿透多孔介質(zhì)，形成了兩類(lèi)微射流。微射流一部分作用于圓柱的分離點(diǎn)附近，與分離剪切層相互作用，使剪切層更加穩(wěn)定，從而影響尾跡結(jié)構(gòu)；另一處微射流作用于圓柱的后緣附近，產(chǎn)生正體積力，使得微射流與尾跡中的分離流相互作用，影響了尾跡旋渦的強(qiáng)度及位置。

（4）從瞬態(tài)速度場(chǎng)角度來(lái)看，圓柱鋪設(shè)多孔介質(zhì)后，圓柱尾跡中不同位置處擾動(dòng)速度的波動(dòng)幅值明顯降低。