自组装成旋转的凝聚力组是活生物体在较宽的长度尺度上使用的常见策略[1]。在公共中心周围执行圆形轨迹已显示出可以增加对外部扰动的结构,并用于觅食捕食者保护目的的优化[2]。在宏观层面上,例子是鱼类[3]或一群昆虫[4],在微观水平上,细菌菌落中的涡流形成[5]。人为地,通过使用外部磁场来控制胶体微型机器人[6]和纳米颗粒[7]获得了旋转。通过使用光来局部控制Janus颗粒[8,9];或通过使用外部电场来进行圆形隔热[10-14]。涡旋形成的大多数机制都涉及内在的粒子手性[15-17]或吸引力的组合,以确保群体形成和颗粒间比对[18]。涡流形成,在该系统中,代理会积极转向人群[12],具有外部施加的扭矩[19,20],延迟的景点[21,22]或沉积活性液滴[23]。找到导致可控涡流形成的不同且简单的策略仍然是一个挑战。这可以在开发智能活动材料或自组织的微型机器人的开发中找到非常有趣的应用[6,24 - 29]。视觉类型的感知类型将相互作用限制在有限锥体内,将其作为对称轴和尖端处于粒子位置的邻居。基于视觉概念类型的导航策略对于许多生活系统都是固有的,并且导致了非常丰富的羊群行为,例如聚集,铣削或曲折[30 - 38]。这种有限的相互作用领域对于大多数动物来说都是共同的,这意味着已显示导致丰富的集体行为的非偏置相互作用[32,39 - 42]。受到此类生物系统的启发,最小的微观模型已显示为
中等雷诺数下的薄翼型动态失速通常与靠近前缘的小层流分离气泡的突然破裂有关。鉴于层流分离气泡对外部扰动的强烈敏感性,使用直接数值模拟研究了在不同水平的低振幅自由流扰动下 NACA0009 翼型截面上动态失速的发生。对于前缘湍流强度 Tu = 0 .02%,流动与文献中的干净流入模拟几乎没有区别。对于 Tu = 0 .05%,发现破裂过程不太平稳,并且在动态失速涡流形成之前观察到层流分离气泡中强烈的相干涡流脱落。非线性模拟与瞬态线性稳定性分析相辅相成,该分析使用最优时间相关 (OTD) 框架的空间局部公式对破裂分离泡中层流剪切层的时间相关演化进行分析,其中非线性轨迹瞬时切线空间中最不稳定的部分随时间的变化被跟踪。得到的模式揭示了两种状态之间的间歇性切换。分离剪切层上的开尔文-亥姆霍兹滚转快速增长,分离泡过渡部分的二次不稳定性复杂化。后者的出现与线性子空间内瞬时增长率的大幅飙升以及非线性基流的更快转变有关。这些强烈的增长峰值与随后从层流分离泡中脱落的能量涡流密切相关。