离心泵叶轮流场的动力学模态分解与重构误差分析

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作者 张润强 南玲博 +2 位作者 陈帝伊 韩伟 黄卫宁 《振动与冲击》 北大核心 2025年第5期18-25,37,共9页

离心泵是液体输送过程中的重要设备,广泛地应用于工业、农业及工程等领域,深入了解泵内的复杂流动对泵的设计和优化有重要意义。该研究介绍了动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)与重构方法,并针对离心泵内复杂的流动特性... 离心泵是液体输送过程中的重要设备,广泛地应用于工业、农业及工程等领域,深入了解泵内的复杂流动对泵的设计和优化有重要意义。该研究介绍了动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)与重构方法,并针对离心泵内复杂的流动特性进行了研究。首先,针对叶轮的分解结果研究了模态能量与频率之间的关系,发现低频模态具有的能量更高,且模态能量随频率的增加而降低;其次,分析了各阶模态在叶轮流道中的分布,发现影响叶轮内复杂流动主要的流动结构分布在叶轮进口及叶轮出口处,随着模态数的增加,动力学模态分布更碎片化,表明高阶模态可以捕获到更加细致的流动结构;然后,研究了各阶模态随时间的变化关系,发现高阶模态对流场的影响逐渐降低;最后,对模态重构方法进行了研究,发现模态重构可以较好地构建出原始流场,降阶重构和全阶重构与原始流场的对比表明,降阶重构方法也可以有效地反映出流动的主要特征,但是会缺失部分流动信息,这部分信息主要是流场中的幅值分布,保存在高阶模态中,与叶轮出口处的复杂流动有关。通过DMD方法能够有效地提取出离心泵内主要流动特征,为离心泵减振降噪的设计优化提供研究基础。 展开更多

关键词 离心泵 动力学模态分解(DMD) 模态重构 误差分析

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基于稀疏增强动力学模态分解的风力机尾流模型研究

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作者 张虎 许昌 +3 位作者 魏赏赏 霍志红 韩星星 薛飞飞 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期681-690,共10页

基于稀疏增强动力学模态分解(SPDMD)方法对风力机尾流大涡模拟(LES)结果开展降阶模型研究,并将分解结果与标准DMD方法进行比较。结果表明,动力学模态分解方法能提取尾流动态特征,揭示风力机尾流演化规律。标准DMD方法倾向于选择具有小... 基于稀疏增强动力学模态分解(SPDMD)方法对风力机尾流大涡模拟(LES)结果开展降阶模型研究,并将分解结果与标准DMD方法进行比较。结果表明,动力学模态分解方法能提取尾流动态特征,揭示风力机尾流演化规律。标准DMD方法倾向于选择具有小尺度和高频率的模态,而SPDMD方法选择具有低频率的大尺度流动特征。相比于标准DMD方法,SPDMD方法在低维子空间上建立风力机非定常尾流场的降阶模型,以较少的模态数目重构和预测风力机尾流场,可提高计算效率。 展开更多

关键词 风力机 尾流 动力学模态分解 降阶模型

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动力学模态分解和本征正交分解对圆柱绕流稳定性的分析 被引量：20

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作者 叶坤 武洁 +1 位作者 叶正寅 屈展 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期599-607,共9页

对雷诺数Re=100下的圆柱绕流非定常流场进行数值模拟,分别采用DMD方法和POD方法对圆柱绕流卡门涡街发展过程中的不稳定平衡阶段、过渡阶段以及稳定极限环阶段进行稳定性分析。分析结果表明:DMD方法准确地提取了不稳定平衡阶段和过渡阶... 对雷诺数Re=100下的圆柱绕流非定常流场进行数值模拟,分别采用DMD方法和POD方法对圆柱绕流卡门涡街发展过程中的不稳定平衡阶段、过渡阶段以及稳定极限环阶段进行稳定性分析。分析结果表明:DMD方法准确地提取了不稳定平衡阶段和过渡阶段中的不稳定模态以及频率,在稳定极限环阶段准确提取了脱落涡模态及其高阶谐波模态和频率。DMD方法不仅可以高效提取主要流场结构模态和频率,且可分析相应模态的稳定性,从而得到动力学系统在时间和空间上的主要特征。POD方法中较少的模态包含流场绝大部分的能量,通过对模态系数进行FFT分析,可得到模态频率,但有时会存在多个频率耦合的模态,且POD方法无法判断所提取模态的稳定性,因此,POD方法主要得到的是动力学系统在空间上的主要特征。另外,DMD方法对流动类型范围的适用性更广。因此,在对复杂动力学系统进行稳定性分析时,DMD方法更具有优势。 展开更多

关键词 动力学模态分解 本征正交分解 圆柱绕流 卡门涡街 稳定性分析

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压气机叶栅叶顶间隙流的动力学模态分解 被引量：5

4

作者 王建明 王涵 桂琳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期520-527,共8页

为了研究低速孤立压气机叶栅叶顶间隙流的非定常运动型态,采用大涡模拟(LES)技术对流场进行数值模拟,并运用动力学模态分解(DMD)技术对x/c=1.0677弦长处S3截面叶顶二次流速度场进行模态分析。结果表明:动力学模态分解(DMD)能够得到速度... 为了研究低速孤立压气机叶栅叶顶间隙流的非定常运动型态,采用大涡模拟(LES)技术对流场进行数值模拟,并运用动力学模态分解(DMD)技术对x/c=1.0677弦长处S3截面叶顶二次流速度场进行模态分析。结果表明:动力学模态分解(DMD)能够得到速度场的定常模态和不同频率下的主要振荡特征。同时揭示了频率为f1=824.9Hz的一阶振荡主要表现为泄漏涡的低频周期性生成与退化;而频率为f2=9807.2Hz的二阶振荡是由叶顶移动端壁形成剪切层内的不稳定造成的,主要表现为泄漏涡的振荡与分裂。 展开更多

关键词 动力学模态分解 叶顶间隙流 叶顶泄漏涡 移动端壁

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方柱/板结合部马蹄涡流动结构的动力学模态分解 被引量：2

5

作者 王建明 明晓杰 +2 位作者 王涵 马阳 王成军 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2018年第1期64-76,共13页

方柱/板结合部区域的马蹄涡系统存在多频流动现象.为了研究各频率所对应的振荡规律及其潜在的动力学信息,对方柱/板结合部处于周期振荡流动状态的马蹄涡系流动结构进行数值模拟,发现处于周期振荡流动状态的马蹄涡系为倍频流动现象.运用... 方柱/板结合部区域的马蹄涡系统存在多频流动现象.为了研究各频率所对应的振荡规律及其潜在的动力学信息,对方柱/板结合部处于周期振荡流动状态的马蹄涡系流动结构进行数值模拟,发现处于周期振荡流动状态的马蹄涡系为倍频流动现象.运用动力学模态分解(DMD)技术对方柱体上游对称面上的速度场进行模态分解,将所得到的第1、2、3阶模态分别叠加到平均流模态进行模态重构并在时域上进行推进演化分析.结果表明:周期振荡马蹄涡系以不同尺度马蹄涡间的相互卷并为主,发现了马蹄涡间不同的卷并方式. 展开更多

关键词 方柱/板结合部 马蹄涡 周期振荡流动 动力学模态分解

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基于动力学模态分解法的绕水翼非定常空化流场演化分析 被引量：11

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作者 谢庆墨 陈亮 +1 位作者 张桂勇 孙铁志 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期1045-1054,共10页

空化是船舶和水下航行体推进器中经常发生的一种特殊流动现象,它具有强烈的非定常性,空化的发生往往会影响推进器的水动力性能和效率.为探究绕水翼非定常空化流场结构,本文基于Schnerr-Sauer空化模型和SST k-ω湍流模型,开展绕二维水翼... 空化是船舶和水下航行体推进器中经常发生的一种特殊流动现象,它具有强烈的非定常性,空化的发生往往会影响推进器的水动力性能和效率.为探究绕水翼非定常空化流场结构,本文基于Schnerr-Sauer空化模型和SST k-ω湍流模型,开展绕二维水翼非定常空化流动数值预报与流场结构分析.通过将数值预报的空泡形态演变和压力数据与试验结果对比,验证了建立的数值方法的有效性.并基于动力学模态分解方法对空化流场的速度场进行模态分解,分析了各个模态的流场特征.结果表明,第一阶模态对应频率为0,代表平均流场;第二阶模态对应频率约为空泡脱落频率,揭示了空泡在水翼前缘周期性地生长与脱落,第三阶模态对应频率约为第二阶模态的2倍,揭示了两个大尺度旋涡在水翼后方存在融合行为.第四阶模态对应频率约为第二阶模态的3倍,具有更高的频率,表征流场中存在一些小尺度旋涡的融合行为.最后对不同空化数下的空化流场进行了模态分解分析,发现脱落空泡的旋涡结构随着空化数的减小而增大,第二阶模态频率随着空化数的减小而减小. 展开更多

关键词 水翼 非定常空化 动力学模态分解 流场重构

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并列双圆柱绕流的动力学模态分解 被引量：4

7

作者 袁猛 张新玉 +1 位作者 柳贡民 张文平 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期527-534,共8页

本文对双圆柱绕流的卡门涡街现象进行了非稳态数值仿真,使用动力学模态分解方法(dynamic mode de⁃composition,DMD)对仿真得到的圆柱绕流涡量数据进行了分析和流场预测,研究了不同奇异值截断阶数对预测效果的影响。结果表明:利用DMD方... 本文对双圆柱绕流的卡门涡街现象进行了非稳态数值仿真,使用动力学模态分解方法(dynamic mode de⁃composition,DMD)对仿真得到的圆柱绕流涡量数据进行了分析和流场预测,研究了不同奇异值截断阶数对预测效果的影响。结果表明:利用DMD方法可以较准确地获得非稳态流动过程中涡量数据的模态结构和对应模态的频率、振幅;与稳定的周期阶段相比,用DMD方法分析处于不稳定周期阶段的圆柱绕流流场特征较困难;增加截断的奇异值数目在完善流场特征的同时也可能造成流场还原效果变差。 展开更多

关键词 圆柱绕流 数值仿真 动力学模态分解 流场预测 稳定性分析

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动力学模态分解及其在流体力学中的应用 被引量：59

8

作者 寇家庆 张伟伟 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期163-179,共17页

随着计算流体力学和先进流动测试技术的发展,流动的刻画越来越精细,伴随而来的海量流场信息的模态提取与复杂动力学特征的模型化成为当前流体力学的研究热点。动力学模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)作为一个全新的时空耦合型... 随着计算流体力学和先进流动测试技术的发展,流动的刻画越来越精细,伴随而来的海量流场信息的模态提取与复杂动力学特征的模型化成为当前流体力学的研究热点。动力学模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)作为一个全新的时空耦合型动力学建模方法,得到迅速推广。DMD是一种数据驱动的非定常流场模态分析手段,可以准确捕捉各个流动模态的频率及增长特性,并建立流场演化的动力学降阶模型,以重构或预测流场动力学过程。本文针对DMD在流体力学研究的应用问题,重点综述了DMD算法自提出以来的一系列改进以及对不同流动现象的应用,并通过典型测试算例说明DMD的应用过程。在此基础上,讨论了DMD的研究现状及未来发展方向。 展开更多

关键词 动力学模态分解 降阶模型 非定常流 Koopman算子 数据驱动

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圆柱扰流非定常流动流场动力学模态分解 被引量：1

9

作者 韦开君 吴晴 刘立超 《西安航空学院学报》 2021年第1期29-34,共6页

为了解圆柱扰流中的大尺度有序运动特征,采用非定常数值仿真方法对圆柱扰流进行了研究,通过短时傅里叶变换方法对流场内典型监测点进行了时频分析,并引入DMD方法对非定常流场进行分析,获取了各阶流场模态的频率及分布特征。结果表明:DM... 为了解圆柱扰流中的大尺度有序运动特征,采用非定常数值仿真方法对圆柱扰流进行了研究,通过短时傅里叶变换方法对流场内典型监测点进行了时频分析,并引入DMD方法对非定常流场进行分析,获取了各阶流场模态的频率及分布特征。结果表明:DMD方法提取的模态频率与圆柱后方典型监测点时频分析得到的频率吻合较好,1阶模态表现为圆柱后方两侧形成的双列涡脱落特征,2阶模态表现为两侧涡团在圆柱正后方相互作用形成的类驻波特征。采用DMD分析与CFD计算相结合的方法,可以用于研究圆柱扰流的非定常流动特征。 展开更多

关键词 圆柱扰流 非定常流动 时频分析 动力学模态分解

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基于动力学模态分解法的轴流压气机叶顶非定常流动分析 被引量：1

10

作者 刘震雄 胡博 《汽轮机技术》 北大核心 2021年第3期161-166,共6页

对跨声速轴流压气机转子进行非定常数值模拟,采用动力学模态分解法对叶顶区域的非定常流动进行模态分析,进一步认识叶顶区域流场的非定常流动机理。研究发现:动力学模态分解法捕捉到叶顶区域非定常流场的特征频率6.83kHz,对应模态是形... 对跨声速轴流压气机转子进行非定常数值模拟,采用动力学模态分解法对叶顶区域的非定常流动进行模态分析,进一步认识叶顶区域流场的非定常流动机理。研究发现:动力学模态分解法捕捉到叶顶区域非定常流场的特征频率6.83kHz,对应模态是形成叶顶区域流场非定常波动的主要模态。各阶模态中低阶模态结构主要集中在叶片前缘,表征大尺度的压力波动;高阶模态结构为集中在叶片压力面的正负交替结构,表征小尺度高频的压力脉动,是对流场信息的细化补充。采用前5阶动力学模态重构的流场能够包含叶顶区域非定常流场的主要流动信息与结构,可以实现对流场的降维处理。通过第1阶动力学模态重构的流场发现在近失速工况下叶顶区域的非稳定流动激发了压气机进口处周向传播的谐波扰动,谐波扰动与叶片振动的相互作用和反馈,强化了叶顶区域的非稳定流动,是产生流动不稳定性的原因之一。 展开更多

关键词 跨声速轴流压气机 叶顶区域 非定常波动 动力学模态分解

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低雷诺数下两类柱体绕流的动力学模态分解

11

作者 王健 《建筑施工》 2023年第10期2142-2148,共7页

随着计算流体力学的迅速发展,基于特征提取技术的模态分解法已广泛应用于非定常流场的时空演化规律及流场机理研究。采用动力学模态分解法(dynamic mode decomposition,DMD),在雷诺数为100的条件下,分析了单方柱和单圆柱尾流卡门涡街发... 随着计算流体力学的迅速发展,基于特征提取技术的模态分解法已广泛应用于非定常流场的时空演化规律及流场机理研究。采用动力学模态分解法(dynamic mode decomposition,DMD),在雷诺数为100的条件下,分析了单方柱和单圆柱尾流卡门涡街发展的过渡阶段和稳定阶段的动力学特性,分别提取了两阶段两类柱体周围涡量场的子模态,分析并对比了各模态的频率及增长率,并进行了流场重构。结果表明:在过渡阶段,两类柱体的流场存在相同的内在结构—静态模态、卡门涡脱落模态、类卡门涡脱落模态、漂移模态和双倍频模态。其中静态模态代表了平均流场,卡门涡脱落模态及类卡门涡脱落模态分别对应2个阶段的卡门涡结构;此外,漂移模态的提取则体现了过渡阶段流场均值随时间的变化情况。在稳定阶段,DMD提取了稳定卡门涡街阶段的主要涡脱结构及其高次谐波模态,各模态均为周期性模态且增长率极小,随着频率的增大,模态相应的振幅及相干结构的尺度都减小。对比2个阶段的DMD结果发现,圆柱流场的主要结构在空间分布上更加接近背风面,其近尾流处的旋涡动态发展更加强烈。在重构相同精度的流场时,两类柱体皆在过渡阶段所需的DMD模态数更多,误差在空间分布上略有不同。 展开更多

关键词 动力学模态分解 圆柱绕流 方柱绕流 数据驱动 卡门涡街

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同心旋流分层预混火焰的动力学模态分析 被引量：13

12

作者 张弛 周宇晨 +1 位作者 韩啸 林宇震 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期595-604,共10页

为了探究同心旋流分层火焰的不稳定燃烧问题,需要对火焰的动态脉动特性进行分析。采用高速摄像捕捉了自激和外激条件下同心旋流分层预混火焰的CH*化学发光动态图像,利用动力学模态分解(DMD)方法研究其主导脉动模态,提取出了相关模态的... 为了探究同心旋流分层火焰的不稳定燃烧问题,需要对火焰的动态脉动特性进行分析。采用高速摄像捕捉了自激和外激条件下同心旋流分层预混火焰的CH*化学发光动态图像,利用动力学模态分解(DMD)方法研究其主导脉动模态,提取出了相关模态的空间形态和脉动幅值,证明燃烧组织方式的改变会对火焰脉动的形态和规律产生影响。研究发现:模态分解可以反映分层旋流火焰的动态响应特征,并能解析脉动空间结构,验证火焰形态和外激频率对火焰动态响应的影响,其规律和火焰传递函数结果符合,且在分层比0.5~2内提高分层比使释热中心转移到预燃级和主燃级的剪切层内,300Hz^400Hz释热脉动将加强。验证了DMD方法适用于处理分析复杂分层旋流火焰的脉动特征,可为燃烧振荡控制提供参考。 展开更多

关键词 航空发动机 低排放燃烧室 同心旋流分层预混火焰 动力学模态分解 燃烧不稳定性

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基于模态分解的转静干涉平面叶栅非定常流场时空分布分析

13

作者 周向鑫 李滕 +3 位作者 杨维建 林永康 张涛 姚建尧 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第2期223-240,共18页

由转静干涉引起的非定常流动是造成叶片/叶盘强迫响应的主要激励来源,更加准确和全面地表征转静干涉非定常流场的时空分布特征对流固耦合振动分析具有重要的意义,利用本征正交分解(POD)和动力学模态分解(DMD)等模态分析方法可以有效地... 由转静干涉引起的非定常流动是造成叶片/叶盘强迫响应的主要激励来源,更加准确和全面地表征转静干涉非定常流场的时空分布特征对流固耦合振动分析具有重要的意义,利用本征正交分解(POD)和动力学模态分解(DMD)等模态分析方法可以有效地从复杂流动系统中识别和提取激励成分.该文以典型的1.5级涡轮平面叶栅为例,采用POD方法和DMD方法获得二维转静干涉流场的流动模态和时间系数,对叶片通道流场的时空分布特性进行分析.结果表明:两种模态分解方法均能有效辨识流动特征,实现流场的合理减缩.利用模态能量排序的POD方法可以准确识别占据流场主导地位的流动结构;而基于频率特征的DMD方法可以快速识别流场中各阶模态对应的激振频率和激励阶次.模态分解方法相较于传统FFT方法,不受采样位置的影响,兼顾全场流动识别和局部特征分析,可为叶轮机械非定常激励耦合振动快速分析提供帮助. 展开更多

关键词 瞬态流场 本征正交分解 动力学模态分解 转静干涉 非定常激励

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基于DMD方法的旋翼流场分解与重构

14

作者 郑泓弟 赵大志 +4 位作者 李伟斌 刘钒 肖中云 马率 牟永飞 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第3期110-119,I0002,共11页

模态分解是快速识别流场关键特征并有效提取流场主要信息的重要技术手段。旋翼飞行器的流场具有强非定常、非线性的特点,通常比固定翼飞行器的流场更加复杂,然而,传统的模态分解−本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方... 模态分解是快速识别流场关键特征并有效提取流场主要信息的重要技术手段。旋翼飞行器的流场具有强非定常、非线性的特点,通常比固定翼飞行器的流场更加复杂,然而,传统的模态分解−本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法分解得到的模态中包含多种流动频率,难以准确地捕捉旋翼流场的动态特征。为了深入认识旋翼流场的流动特征和演化规律,将动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法引入到旋翼流场的分析中,基于国家数值风洞HeliX软件,开展了Robin机身干扰模型的旋翼流场仿真,完成了DMD方法在旋翼流场中的分解与重构。获得了旋翼流场中各阶流动模态及其频率和增长特性,分析各阶模态所包含的流场信息的同时,建立了旋翼流场的降阶模型,进一步总结了悬停状态下流场重构误差在样本内和样本外的变化情况,以及模态数量对流场重构的影响规律。结果表明,DMD方法能够有效提取旋翼流场的主要特征,且能保留流场主要信息实现重构,可为旋翼涡系演化规律与干扰机制提供方法支撑。 展开更多

关键词 动力学模态分解 旋翼流场 流场分解与重构 误差分析

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基于OpenFOAM平台的钝体稳焰器尾流动力学分析

15

作者 王祎 吴宝元 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期439-446,共8页

在具有高速来流的燃烧室结构中被广泛采用的钝体稳焰器主要通过尾流流场中的剪切层以及低速回流区达到稳定火焰的目的,因此有必要对尾流非稳态流场进行流体动力学分析。本文基于OpenFOAM开源计算流体力学平台对Volvo试验钝体稳焰器非稳... 在具有高速来流的燃烧室结构中被广泛采用的钝体稳焰器主要通过尾流流场中的剪切层以及低速回流区达到稳定火焰的目的,因此有必要对尾流非稳态流场进行流体动力学分析。本文基于OpenFOAM开源计算流体力学平台对Volvo试验钝体稳焰器非稳态流场进行仿真计算,并采用Omega涡识别方法以及动力学模态分解方法对计算结果进行分析以获取流场流体动力学特性。通过与试验结果进行对比,表明采取κ-ωSST IDDES湍流模型能够获得较为详细的钝体稳焰器尾流流场结构;Omega涡识别方法能够有效识别尾流流场涡结构;采用动力学模态分解方法能够获得具有明确物理意义的流体动力学模态,对于钝体稳焰器尾流动力学研究具有重要意义。 展开更多

关键词 钝体稳焰器 尾流 湍流模拟 OPENFOAM 涡识别方法 动力学模态分解

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带局部运动表面叶片的H型垂直轴风力机非定常流场的DMD模态分析

16

作者 孔震雨 张馨艺 孙晓晶 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期501-510,共10页

该文对采用局部运动表面的方法在小尖速比下改善风力机获能效率的效果进行三维数值模拟计算。结果表明,在低叶尖速比下,风力机叶片表面采用局部运动表面流动控制后能够有效抑制叶片表面的流动分离,显著提升风力机的获能效率。通过动力... 该文对采用局部运动表面的方法在小尖速比下改善风力机获能效率的效果进行三维数值模拟计算。结果表明,在低叶尖速比下,风力机叶片表面采用局部运动表面流动控制后能够有效抑制叶片表面的流动分离,显著提升风力机的获能效率。通过动力学模态分解(DMD)方法分别对原始风力机和叶片表面施加局部运动表面控制的风力机周围流场的速度场进行模态分解,通过分析对比各模态的流场特征,发现叶片施加主动控制后的风力机尾流中脉动场的能量有明显变化:与风力机主频相近的模态能量得到显著降低,单倍主频和双倍主频的模态能量均有所降低且下降幅度达到60%,脉动流场的高能结构得到有效抑制,从而有助于提高风力机气动性能的同时加快其后部尾迹的恢复。 展开更多

关键词 局部运动表面 垂直轴风力机 流场特性 动力学模态分解

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串列双圆柱绕流的模态特征及流场重构 被引量：2

17

作者 杜晓庆 林芝强 吴葛菲 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期49-57,共9页

为探讨不同间距下,串列双圆柱绕流场特征的内在变化规律,在低雷诺数Re=100下,针对间距比为P/D=1.1~5的串列双圆柱,通过动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法对其绕流场进行模态分解,并基于DMD的主导模态建立降阶模型,重... 为探讨不同间距下,串列双圆柱绕流场特征的内在变化规律,在低雷诺数Re=100下,针对间距比为P/D=1.1~5的串列双圆柱,通过动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法对其绕流场进行模态分解,并基于DMD的主导模态建立降阶模型,重构了串列双圆柱的涡量场。结果表明:串列双圆柱的3种流态,即单一钝体(P/D=1.1~2)、剪切层再附(P/D=3)和双涡脱流态(P/D=4~5),呈现明显不同的子模态特征;随着间距比的增大,与圆柱涡脱频率对应的模态结构会逐渐由下游圆柱尾流转移至上游圆柱尾流,此主模态表征了3种流态随间距比演变的内在机制;与单一钝体及剪切层再附流态相比,双涡脱流态的下游圆柱近尾流区的高阶模态结构更为复杂,流场重构时需要更多模态才能达到与其他两种流态相似的精度,在尾流旋涡影响区的重构误差最大。 展开更多

关键词 串列双圆柱 动力学模态分解 模态特征 流场重构 降阶模型

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合成射流激励器流场PIV实验及模态分析 被引量：4

18

作者 叶志贤 方元祺 +3 位作者 邹建锋 王高峰 石兴 郑耀 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期258-271,共14页

为了获得合成射流激励器流场细节特性,优化合成射流流动控制系统,对于静止流场中的合成射流激励器,通过位移传感器、热线风速仪和时间分辨粒子图像测速(TR-PIV)系统,对激励器时间响应和特定工况下的流场特性进行研究,并针对TR-PIV得到... 为了获得合成射流激励器流场细节特性,优化合成射流流动控制系统,对于静止流场中的合成射流激励器,通过位移传感器、热线风速仪和时间分辨粒子图像测速(TR-PIV)系统,对激励器时间响应和特定工况下的流场特性进行研究,并针对TR-PIV得到的流场快照运用本征正交分解(POD)和动力学模态分解(DMD)进行模态分析。通过自定义POD和DMD的初值贡献模态和时间系数将两种分析模型标准化并对比,选取前七阶POD模态和前四阶DMD模态进行流场还原,成功表征了原流场的主要信息,表明运用POD和DMD方法进行的降阶过程在合成射流研究中的适用性,降阶模型可以有效指导和简化合成射流流动控制流场的分析过程。 展开更多

关键词 合成射流 相位延迟 粒子图像测速 本征正交分解 动力学模态分解

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跨声速压气机转子非定常流场的DMD模态分析 被引量：4

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作者 刘震雄 竺晓程 杜朝辉 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期25-32,共8页

采用动力模态分解(DMD)方法对跨声速轴流式压气机转子叶尖区域的复杂流场进行分析。通过DMD分解技术捕获转子叶尖流场的动力学信息和对应的流动结构,选取小质量流量工况下的非定常计算结果为基础数据,得到该工况下99%叶高平面上流线方... 采用动力模态分解(DMD)方法对跨声速轴流式压气机转子叶尖区域的复杂流场进行分析。通过DMD分解技术捕获转子叶尖流场的动力学信息和对应的流动结构,选取小质量流量工况下的非定常计算结果为基础数据,得到该工况下99%叶高平面上流线方向速度、径向速度的DMD模态云图以及特征频率,评估了DMD方法分析跨声速压气机叶尖非定常流动特征的能力。结果表明:DMD方法能捕捉到转子叶尖非定常流场的特征频率,第二阶DMD模态的频率与转子叶尖区域小质量流量工况下的振荡频率相等,其他较高的几阶模态频率正好是振荡频率的倍频;提取的前四阶DMD模态中,第一阶模态与均匀流场较为相似;流场振荡主要由低阶模态引起,高阶模态只是流场信息的补充;在一个波动周期内,叶尖区域流场存在正负速度的交替变化过程。 展开更多

关键词 跨声速压气机 叶尖区域 非定常波动 动力学模态分解

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基于DMD方法的矩形断面涡振模态分析 被引量：2

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作者 洪泽宇 董国朝 +1 位作者 韩艳 李凯 《动力学与控制学报》 2023年第4期48-58,共11页

为探究涡激振动下,矩形断面绕流场的模态演化规律及涡振发生机理,基于雷诺平均SST k-ω模型对宽高比为5∶1的矩形断面的涡激振动进行了二维数值模拟研究.通过CFD/CSD交错迭代求解,结合动网格技术实现了二维流固耦合计算,并与风洞试验结... 为探究涡激振动下,矩形断面绕流场的模态演化规律及涡振发生机理,基于雷诺平均SST k-ω模型对宽高比为5∶1的矩形断面的涡激振动进行了二维数值模拟研究.通过CFD/CSD交错迭代求解,结合动网格技术实现了二维流固耦合计算,并与风洞试验结果进行对比分析,验证了数值计算的准确性.随后,对流场的瞬时状态进行可视化分析,以z方向涡量值为基本物理量,基于动力学模态分解(DMD)方法对其静态与涡振态流场模态进行了对比分析.结果表明:在涡振发展的不同阶段,主导流场的模态频率不同,主模态频率会由静态涡脱频率向结构固有频率转变,此主模态的转变表征了流固耦合的内在机制;与静态矩形相比,涡振态矩形由于运动诱导涡的存在,导致其前缘涡与尾缘涡的相位差减小,前缘涡与尾涡而合并时前缘涡占据主导,使得在尾缘脱落的Karman涡相关性减弱,形成了涡振锁频现象. 展开更多

关键词 动力学模态分解 模态特性 矩形断面 涡激振动 动网格

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