基于动态模态分解的空化流动特性研究

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作者 张芮菡 李凯林 +1 位作者 刘刚 郝宗睿 《齐鲁工业大学学报》 2025年第1期1-8,共8页

水动力空化技术逐渐得到广泛应用,准确高效地提取空化云的结构特征有助于我们更好地理解空化内部机理。以高速摄像实验为手段,通过对空化云图像进行灰度值提取,揭示了射流振荡器中空化现象的特征。同时,引用动态模态分解(dynamic mode d... 水动力空化技术逐渐得到广泛应用,准确高效地提取空化云的结构特征有助于我们更好地理解空化内部机理。以高速摄像实验为手段,通过对空化云图像进行灰度值提取,揭示了射流振荡器中空化现象的特征。同时,引用动态模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法对振荡器内部瞬态流场进行了深入探究,研究了振荡器空化云的相干结构和频率特性,进一步提取了不同的主导结构,并发现了与脱落频率下云空化的整体周期动力学关系。最后,通过DMD方法,准确提取了主频率和模态特性,发现振荡器的能量主要集中在前两个模态中,形成较大的相干结构,而高频模态包含较少的能量。该实验结果为进一步研究射流空化流动的机理提供了重要的实验和理论基础。 展开更多

关键词 水力空化 高速摄像 射流振荡器 灰度处理 动态模态分解

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基于动态模态分解的Π形梁涡振流场特征分析

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作者 周志勇 付昆 +2 位作者 张坤 姜保宋 万怡盈 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期827-835,共9页

为探索Π形桥梁断面的涡振机理及气动措施的抑振原理,采用动态模态分解方法,结合计算流体动力学数值模拟,对某Π形桥的不同工况进行流场解耦和对比分析.结果表明,主梁下表面方腔内的不稳定涡是导致Π形梁涡激振动的重要因素,增设2道四... 为探索Π形桥梁断面的涡振机理及气动措施的抑振原理,采用动态模态分解方法,结合计算流体动力学数值模拟,对某Π形桥的不同工况进行流场解耦和对比分析.结果表明,主梁下表面方腔内的不稳定涡是导致Π形梁涡激振动的重要因素,增设2道四分点下稳定板将空腔分割成3个较小的区域,可减少下缘分离涡的形成空间并降低空腔内涡的强度和尺度,从而有效抑制涡振.第2阶分解模态与结构振动同频,是引起涡激振动的主导模态;此模态能够直观揭示流场中主涡的形成和发展,简化流场分析的复杂性.第3、4分解阶模态与结构的涡振频率存在明显的倍频关系,能够精确捕获涡激力中的高频成分,有利于深入理解涡激振动的瞬时变化特性,制定更为精细的抑振措施. 展开更多

关键词 Π形梁 涡激振动 动态模态分解 流场解耦

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基于状态扩张输入输出动态模态分解的风力机尾流降阶模型

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作者 魏赏赏 李智寒 +3 位作者 陈一凯 许昌 赵振宙 许波峰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期580-587,共8页

基于数据驱动范式,采用输入输出动态模态分解方法(IODMD)构建机组偏航动作下风力机尾流降阶模型,此外为应对传统输入输出动态模态分解方法(IODMD)在局部流场精度不足的问题,提出扩张风力机转速的输入输出动态模态分解方法(EIODMD),从而... 基于数据驱动范式,采用输入输出动态模态分解方法(IODMD)构建机组偏航动作下风力机尾流降阶模型,此外为应对传统输入输出动态模态分解方法(IODMD)在局部流场精度不足的问题,提出扩张风力机转速的输入输出动态模态分解方法(EIODMD),从而使得降阶模型能充分利用机组运行特性。研究结果表明,所提EIODMD较传统IODMD方法在流场重构与预测精度方面均有所提高,证明了EIODMD尾流降阶模型的优越性。 展开更多

关键词 风力机 尾流 动态模态分解 状态扩张 降阶模型

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动态模态分解方法在缸内湍流场研究中的应用 被引量：5

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作者 秦文瑾 许敏 +1 位作者 孔令逊 葛鹏辉 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期334-338,共5页

内燃机缸内湍流场在内燃机的工作过程中扮演着极为重要的角色,对该特殊流场的分析除了需要精确的记录还需要科学的数学分析方法.该研究作为一种尝试,应用动态模态分解方法(DMD)对内燃机缸内流场采用粒子图像测速(PIV)测量数据库进行加工... 内燃机缸内湍流场在内燃机的工作过程中扮演着极为重要的角色,对该特殊流场的分析除了需要精确的记录还需要科学的数学分析方法.该研究作为一种尝试,应用动态模态分解方法(DMD)对内燃机缸内流场采用粒子图像测速(PIV)测量数据库进行加工,研究缸内流场在不同频率下的流动特性,包括不同频率下涡团结构形态及其空间分布、能量/强度的分布及其耗散情况,从而有利于丰富人们对内燃机缸内湍流场特性的认识. 展开更多

关键词 内燃机 粒子图像测速 动态模态分解 湍流

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基于动态模态分解的输电杆塔松动检测 被引量：3

5

作者 杨金显 申刘阳 +2 位作者 郑泽南 李田田 杨雨露 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第19期204-211,共8页

为了识别输电杆塔的松动状态,提出分段高阶动态模态分解(segment high-order dynamic mode decomposition,SHDMD)的检测方法。为减小振动耦合对检测的影响,利用三轴加速度和三轴角速度构造时间-空间矩阵,从中提取准确的方向振型作为松... 为了识别输电杆塔的松动状态,提出分段高阶动态模态分解(segment high-order dynamic mode decomposition,SHDMD)的检测方法。为减小振动耦合对检测的影响,利用三轴加速度和三轴角速度构造时间-空间矩阵,从中提取准确的方向振型作为松动特征,将时间-空间矩阵在时间维度上划分为若干子矩阵,对每个子矩阵进行空间维度扩展,避免DMD分解时得到错误结果,对扩展后的子矩阵进行DMD分解,得到不同时段的振动模态,利用稳定图筛选出不同时段共有的模态作为真实模态,提取与模态一一对应的方向振型。建立灰色关联检测模型,通过计算方向振型的几何特征关联度,识别当前松动状态。模拟杆塔试验与真实杆塔试验结果证明,所提方法能够很好地实现输电杆塔松动位置与松动程度的识别。 展开更多

关键词 输电杆塔 结构松动 微电子机械系统(MEMS) 动态模态分解(DMD) 稳定图 灰色关联分析

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基于本征正交分解和动态模态分解的尾涡激振现象瞬态过程的模态分析 被引量：16

6

作者 谢海润 吴亚东 +1 位作者 欧阳华 王安正 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期176-185,共10页

尾涡激振是气动弹性领域的一种常见现象,在上游尾迹的气动激励下会导致流场中结构的强迫振动,该现象会危及被激励结构的完整性和疲劳寿命.本文使用圆柱/叶片的近似模型研究尾涡激振问题.该模型中的圆柱位于上游均匀来流,能够产生特定频... 尾涡激振是气动弹性领域的一种常见现象,在上游尾迹的气动激励下会导致流场中结构的强迫振动,该现象会危及被激励结构的完整性和疲劳寿命.本文使用圆柱/叶片的近似模型研究尾涡激振问题.该模型中的圆柱位于上游均匀来流,能够产生特定频率的卡门涡街;叶片位于流场下游,受到圆柱尾迹所施加的持续脉动激励,产生强迫振动.针对尾涡激励的近似模型,通过基于Fluent的二维数值计算,模拟了上游圆柱的脱落涡以及叶片从固定到以本身自然频率振动的瞬态过程,从而提供了流场变化过程的详细信息.基于非定常瞬态结果,采用本征正交分解(POD)和动态模态分解(DMD)分析方法,通过分解与重构叶片附近流场的压力场,提取模态频率及其变化过程,得到了尾涡激振现象的主要流动特征.通过对比两种模态分析结果发现,POD重构在残差处理方面有较大的优势,而DMD在单一频率模态的提取以及变化情况的分析方面更有优势. 展开更多

关键词 尾涡激振 瞬态过程 本征正交分解 动态模态分解

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离心压气机蜗壳内非定常流场的动态模态分解 被引量：3

7

作者 胡晨星 丁杰 +1 位作者 竺晓程 杜朝辉 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1044-1049,共6页

对包括蜗壳的离心压气机整机模型进行了非定常数值模拟,获得不同工况下的非定常流场数据,采用动态模态分解(DMD)方法对设计工况与非稳定工况条件下蜗壳的三维非定常流场进行模态分解与重构.结果表明:在设计工况下,蜗壳内流场主要受到4.4... 对包括蜗壳的离心压气机整机模型进行了非定常数值模拟,获得不同工况下的非定常流场数据,采用动态模态分解(DMD)方法对设计工况与非稳定工况条件下蜗壳的三维非定常流场进行模态分解与重构.结果表明:在设计工况下,蜗壳内流场主要受到4.421kHz的长叶片通过频率的影响,而8.841kHz的长、短叶片通过频率的影响则受到抑制;在非稳定工况下,捕捉到了不稳定特征频率和所对应的流动模态,以及蜗壳内流场沿流向呈螺旋线型变化的速度脉动;基于频率特征的DMD方法得到了三维蜗壳模态. 展开更多

关键词 离心压气机 蜗壳 非定常流场 动态模态分解 稳定性

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离心泵叶轮内非定常流动的动态模态分解分析 被引量：5

8

作者 陈学炳 张人会 +1 位作者 蒋利杰 郭广强 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第14期33-40,57,共9页

为了精确分析离心泵叶轮内复杂的非稳态流动特性,基于泵内流动的大涡模拟(large eddy simulation,LES)数值计算结果,在设计工况及小流量工况下对叶轮内非定常相对速度场进行动态模态分解(dynamic modal decomposition,DMD),得到能够反... 为了精确分析离心泵叶轮内复杂的非稳态流动特性,基于泵内流动的大涡模拟(large eddy simulation,LES)数值计算结果,在设计工况及小流量工况下对叶轮内非定常相对速度场进行动态模态分解(dynamic modal decomposition,DMD),得到能够反映叶轮内复杂流动特征的前4阶主要模态及其相应的频率信息。分析结果表明:DMD方法能够有效识别叶轮内复杂流动的脉动频率,提取出相应的流场结构,将叶轮内复杂的流场特征分解为基本模态特征、反映叶轮流道内流动分离及不稳定涡结构的高阶动态模态特征;基本模态能够反映由流道几何形状引起的叶轮出口高速射流区与低速尾迹区及叶片背面流动分离区域。设计工况速度场2阶~4阶动态模态流场反映出叶轮内流动受蜗壳干扰在叶片背面产生的流动分离及不稳定涡结构脱落特征;小流量工况速度场动态模态表征了由于叶轮旋转及蜗壳干扰在流道内发生流动分离、失速等流场特征。通过DMD方法能够有效地对叶轮内重要流场结构进行低维近似,清楚地分析离心泵叶轮内复杂流场的非定常特性。 展开更多

关键词 离心泵 非定常流动 大涡模拟(LES) 流动分离 动态模态分解(DMD)

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稀疏化动态模态分解算法在发动机缸内流场研究中的应用 被引量：2

9

作者 秦文瑾 汪涛 +2 位作者 齐观超 刘大明 周磊 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期426-432,共7页

采用大涡数值模拟方法模拟了发动机缸内冷态流场,连续计算100个周期,获得了缸内多循环流场数据库,模拟结果通过粒子图像速度场测量技术(PIV)测量试验进行了验证.然后,采用动态模式分解(DMD)算法分析动态非线性系统流场数据库,以识别其... 采用大涡数值模拟方法模拟了发动机缸内冷态流场,连续计算100个周期,获得了缸内多循环流场数据库,模拟结果通过粒子图像速度场测量技术(PIV)测量试验进行了验证.然后,采用动态模式分解(DMD)算法分析动态非线性系统流场数据库,以识别其流动特性.结果表明:DMD算法能够有效识别缸内涡团脉动频率,提取对应的流场结构,有利于发现在发动机整个工作过程中具有大衰变率的不稳定流场结构.此外,改进的“稀疏化”DMD算法可有效地对最重要的流场结构进行低维近似,这将有利于寻找影响和控制发动机缸内流场动态演化的方法. 展开更多

关键词 缸内流场 大涡模拟 涡团 动态模态分解

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基于动态模态分解的缸内流场演变及动能分析

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作者 葛鹏辉 秦文瑾 +2 位作者 李雪松 许敏 孔令逊 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期32-39,47,共9页

采用高速粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)测量了一台直喷式光学发动机的缸内流场,利用动态模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)算法,提取了发动机从进气冲程早期到压缩冲程后期中出现的多尺度涡团结构,量化了... 采用高速粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)测量了一台直喷式光学发动机的缸内流场,利用动态模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)算法,提取了发动机从进气冲程早期到压缩冲程后期中出现的多尺度涡团结构,量化了涡团的比动能在整个冲程阶段的衰减程度。结果表明:从进气冲程早期开始,缸内流场主要由低阶DMD模态表现的大尺度流场结构和高阶DMD模态表现的小尺度涡团结构组成;DMD模态的比动能变化可清楚地反映从大尺度流场结构到小尺度涡团的能量级联和耗散过程。同时还发现,与压缩冲程相比,进气冲程期间的流场可形成更多小尺度的涡团结构,并表现出更快的能量衰减特征,且该阶段流场能量衰减现象对发动机转速更加敏感。 展开更多

关键词 动态模态分解 粒子图像测速 多尺度流场结构 缸内流动

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压气机叶栅非定常分离流动的模态分解方法对比研究 被引量：5

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作者 胡佳伟 王掩刚 +2 位作者 刘汉儒 陈为雄 徐永 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期121-129,共9页

以某高负荷压气机叶栅为研究对象,应用模态分解方法研究叶栅附面层分离所产生的旋涡结构形式和波动频率特征,获得了叶栅非定常流动的主导模态和动态行为,探讨了3种模态分解方法(本征正交分解(POD)、动态模态分解(DMD)和谱本征正交分解(S... 以某高负荷压气机叶栅为研究对象,应用模态分解方法研究叶栅附面层分离所产生的旋涡结构形式和波动频率特征,获得了叶栅非定常流动的主导模态和动态行为,探讨了3种模态分解方法(本征正交分解(POD)、动态模态分解(DMD)和谱本征正交分解(SPOD))在叶栅流动特征识别的差异性。研究结果表明:①POD方法准确提取叶栅分离流动主要空间结构,但模态系数存在多频率耦合问题,导致对于叶栅流动的主导模态特征无法清晰识别;②标准DMD方法可以获得叶栅流动时空单频模态,及其增长率和频率,但是该方法捕捉到流场大衰减率的大振幅次优模态,未能获得高频相干结构,导致无法用有限的模态数得到主导特征;③基于谱特征的SPOD方法能够获得时空单频模态,且不存在模态筛选问题,谱估计方法的使用降低了对数值噪声的敏感性,同时该方法获得了叶栅流动的低秩行为,有助于增强对叶栅流动机理的理解。因此,对高负荷压气机叶栅分离流动进行模态分析时,SPOD方法更具优势。 展开更多

关键词 本征正交分解 动态模态分解 谱本征正交分解 单频模态 叶栅流动机理

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圆弧翼型跨声速流动的动态模态分析 被引量：2

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作者 胡万林 于剑 +1 位作者 刘宏康 阎超 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1026-1032,共7页

跨声速翼型的激波周期性自激振荡会给机翼结构带来附加的脉动载荷,从而加剧飞行器表面结构的疲劳损伤。使用动态模态分解(DMD)方法研究了跨声速下绕厚度18%的对称双圆弧翼型的压力脉动场,分析了DMD提取的各阶主模态的频率特征、压力脉... 跨声速翼型的激波周期性自激振荡会给机翼结构带来附加的脉动载荷,从而加剧飞行器表面结构的疲劳损伤。使用动态模态分解(DMD)方法研究了跨声速下绕厚度18%的对称双圆弧翼型的压力脉动场,分析了DMD提取的各阶主模态的频率特征、压力脉动的空间分布以及压力脉动随激波振荡的时间演化过程,并使用DMD模态进行流场重构。结果表明,DMD方法能准确捕捉流场各特征频率的模态,第1阶模态是激波抖振的主频,在激波的自激振荡过程中占主导作用,前7阶模态重构的流场损失函数降低至4%以内,误差主要分布于激波间断处。 展开更多

关键词 跨声速流动 自激振荡 动态模态分解(DMD) 圆弧翼型 流场重构

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基于DMD方法的可变形状空腔流动模态分析 被引量：4

13

作者 刘哲 宁方立 +3 位作者 张畅通 翟庆波 丁辉 韦娟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第19期218-225,共8页

空腔自激振荡现象广泛存在于航空航天领域,剧烈的压力振荡会造成空腔内部零部件的结构疲劳和破坏,因此研究空腔噪声的控制方法具有重大意义。提出一种可变形状空腔,在空腔内部安装一种曲柄滑块机构从而调整底面和后壁面的倾斜角度。通... 空腔自激振荡现象广泛存在于航空航天领域,剧烈的压力振荡会造成空腔内部零部件的结构疲劳和破坏,因此研究空腔噪声的控制方法具有重大意义。提出一种可变形状空腔,在空腔内部安装一种曲柄滑块机构从而调整底面和后壁面的倾斜角度。通过直接数值模拟法对马赫数为0.5、低雷诺数下的可变形状空腔流动进行数值仿真。结果表明随着后壁面倾斜角度的增大,监测点处的模态声压级、总声压级均逐渐减小,表明空腔内部流场流动更加平稳,压力振荡明显减弱。此外,通过动态模态分解(DMD)方法对不同后壁面倾斜角度的可变形状空腔进行动态模态分析。研究发现所有的DMD模态均为收敛模态,且随着后壁面倾斜角度的增大,流动越趋于稳定极限环状态;主模态频率所对应的DMD模态结构不同,主要表现为正、负向大尺度结构的位置不同且随着倾斜角度的增大,结构尺度逐渐减小。 展开更多

关键词 可变形状空腔 空腔噪声 直接数值模拟 动态模态分解 模态分析

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基于POD/DMD降阶模型的离心泵蜗壳内非稳态流动分析

14

作者 申正精 马登学 +2 位作者 李仁年 韩伟 赵伟国 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1974-1982,共9页

为深入研究离心泵蜗壳内非线性耦合流动的本质流动特征,本文以一单级单吸式离心泵蜗壳为研究对象,分别采用本征正交分解和动态模态分解2种降阶模型对蜗壳内非定常流场数据进行模态分析,获取流场主导流动结构,并对原流场进行重构。研究发... 为深入研究离心泵蜗壳内非线性耦合流动的本质流动特征,本文以一单级单吸式离心泵蜗壳为研究对象,分别采用本征正交分解和动态模态分解2种降阶模型对蜗壳内非定常流场数据进行模态分析,获取流场主导流动结构,并对原流场进行重构。研究发现:蜗壳内流结构主要由速度正负交错,并且周期性特征与叶频及其倍频相关的成对涡旋组成。本征正交分解和动态模态分解方法均可以捕捉流场主要流动结构,并对原流场进行准确还原,两者重构流场与原流场的均方根误差均在0.4%以内。尽管本征正交分解方法在重构流场时整体均方根误差更小,但无法获取单频率流动结构,而动态模态分解方法可以获得不同频率流动结构对流场的贡献,从而捕捉到复杂流场中的不稳定模态。研究成果可以为增强离心泵全局流动的认知、关键水力部件优化设计及发展主/被动流动控制提供理论参考。 展开更多

关键词 离心泵 非定常流动 本征正交分解 动态模态分解 蜗壳 数据驱动 流场重构 降阶模型

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超燃冲压发动机羟基/煤油-PLIF同步测量研究 被引量：1

15

作者 武国华 于欣 +6 位作者 彭江波 曹振 高龙 韩明宏 袁勋 刘文备 亓金浩 《推进技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期219-226,共8页

应用一套500 Hz PLIF(Planar laser induced fluorescence)系统开展了煤油燃料超燃冲压发动机实验研究,实现了超燃冲压发动机燃烧室内火焰结构和煤油分布可视化测量。通过对OH-PLIF和煤油-PLIF同步测量方法分析,揭示了超燃冲压发动机煤... 应用一套500 Hz PLIF(Planar laser induced fluorescence)系统开展了煤油燃料超燃冲压发动机实验研究,实现了超燃冲压发动机燃烧室内火焰结构和煤油分布可视化测量。通过对OH-PLIF和煤油-PLIF同步测量方法分析,揭示了超燃冲压发动机煤油掺混燃烧振荡特性规律。利用PLIF图像的几何特征、强度特征和动态模态分解,分析了煤油掺混过程对火焰传播及燃烧特性的影响。研究表明,在煤油单独燃烧阶段,煤油主要分布在燃烧室上游。OH基受燃料分布的影响,在燃烧室内重复性地聚集和扩散,呈现破裂带状。动态模态分解结果表明,煤油掺混过程对燃烧振荡存在影响。 展开更多

关键词 超燃冲压发动机 燃烧室 平面激光诱导荧光 动态模态分解 可视化测量

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均匀旋转对圆柱水动力及流动结构的影响 被引量：1

16

作者 刘天羽 胡海豹 +1 位作者 宋健 任峰 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期928-942,共15页

基于格子Boltzmann方法 (LBM)对均匀旋转控制下的低雷诺数(Re=100)圆柱绕流问题进行了数值模拟,得到了转速比从0~10变化下,旋转控制对圆柱水动力及流动结构的影响规律.使用动态模态分解(DMD)对流场特征进行提取,并分析了施加旋转控制之... 基于格子Boltzmann方法 (LBM)对均匀旋转控制下的低雷诺数(Re=100)圆柱绕流问题进行了数值模拟,得到了转速比从0~10变化下,旋转控制对圆柱水动力及流动结构的影响规律.使用动态模态分解(DMD)对流场特征进行提取,并分析了施加旋转控制之后转速比对流场不同模态和增长率的影响.结果表明,随着转速比增大,圆柱下游流动结构依次呈现出卡门涡街、剪切层、反向剪切层、单侧涡和附着涡5种结构;阻力系数时均值先减小,随后在转速进入单侧涡区间后增大,升力系数与力矩系数的时均值均单调增加,同时,在出现涡脱落的两个转速区间内,水动力出现了明显的波动,且二次失稳时波动幅度更大. DMD的结果表明,圆柱下游的流动结构主要受圆柱壁面的旋转影响而发生改变并产生全新流动模态;旋转会对流动稳定性产生影响:在未充分发展阶段,旋转对流动稳定性的影响不显著,而在充分发展后,各转速下的流场不稳定模态数均远少于未充分发展阶段,随着转速比的增大,流动稳定性会产生不同程度的增强或减弱,且无涡脱落时的稳定性高于有涡脱落时,因此,通过旋转控制抑制尾涡脱落可以有效增强流动的稳定性. 展开更多

关键词 圆柱绕流 旋转控制 格子BOLTZMANN方法 动态模态分解 流动稳定性

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风力机翼型S809绕流流动特性的POD和DMD对比分析 被引量：1

17

作者 李凯迪 孙晓晶 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期55-68,共14页

失速时的流动分离现象对风力机叶片的气动性能有重要影响,S809作为典型水平轴风力机翼型,在临界失速攻角下气动性能会大幅降低。基于流动特征提取的非定常流场降阶模型(reduced-order model,ROM)是进一步深入了解非定常流动的重要手段... 失速时的流动分离现象对风力机叶片的气动性能有重要影响,S809作为典型水平轴风力机翼型,在临界失速攻角下气动性能会大幅降低。基于流动特征提取的非定常流场降阶模型(reduced-order model,ROM)是进一步深入了解非定常流动的重要手段。本文通过计算流体力学方法得到轻、深失速攻角下翼型的流动特征,对时变速度场进行本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)和动态模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)分析,得到轻、深失速下翼型的非定常流场信息(能量占比、模态频率等)。通过两种方法的对比,结果表明,POD和DMD方法能够准确捕捉流动过程中的非定常结构和升力主频相同的典型模态,但是POD方法由于基于能量特征,在捕捉模态时会忽略与升力主频相近但能量较小的流动结构,而基于频率特征的DMD方法能够准确获得场的演化信息(增长率、频率等)。本文研究有利于针对主频结构发展相应的流动控制方法,从而改善翼型流场情况,提高气动性能。 展开更多

关键词 风力机翼型绕流 计算流体力学 降阶模型 本征正交分解 动态模态分解

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矩形模型火箭发动机横向不稳定燃烧的数值模拟

18

作者 任永杰 郭康康 +2 位作者 徐伯起 仝毅恒 聂万胜 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期179-188,共10页

为研究火箭发动机横向不稳定燃烧特性,采用详细化学反应机理(GRI Mech 3.0)建表的小火焰生成流型,对模型火箭发动机中出现的横向不稳定燃烧进行数值模拟。通过与实验数据对比验证了模型的准确性;采用动态模态分解对压力场进行分析,研究... 为研究火箭发动机横向不稳定燃烧特性,采用详细化学反应机理(GRI Mech 3.0)建表的小火焰生成流型,对模型火箭发动机中出现的横向不稳定燃烧进行数值模拟。通过与实验数据对比验证了模型的准确性;采用动态模态分解对压力场进行分析,研究了流场的动态特性;结合瑞利因子定量分析了不稳定燃烧的驱动特性。结果表明,数值模型能够有效捕捉横向不稳定燃烧,其主频与实验值相差不到1%;燃烧室横向压力振荡与喷嘴氧管纵向压力振荡相耦合,引起推进剂质量流量振荡;不稳定燃烧的驱动源主要位于燃烧室两侧,最边缘喷嘴对维持不稳定燃烧的贡献最大;推进剂与燃烧室侧壁面的相互作用极大增强了释热脉动,周期性释热为压力振荡提供能量,形成了不稳定燃烧极限环。 展开更多

关键词 模型火箭发动机 横向不稳定燃烧机理 数值模拟 动态模态分解 火焰生成流型

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锥形预混火焰羽流脱落过程的实验诊断

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作者 杨瑶 方元祺 +3 位作者 胡科琪 金台 郑耀 王高峰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期199-206,共8页

为了研究锥形预混火焰的羽流脱落特性,以丙烷-空气预混火焰为实验对象,通过粒子图像测速技术对锥形预混火焰的羽流速度场进行了实验研究,以动态模态分解法对得到的速度场进行了模态分解和主要特征重构还原。同时采用光电倍增器对火焰热... 为了研究锥形预混火焰的羽流脱落特性,以丙烷-空气预混火焰为实验对象,通过粒子图像测速技术对锥形预混火焰的羽流速度场进行了实验研究,以动态模态分解法对得到的速度场进行了模态分解和主要特征重构还原。同时采用光电倍增器对火焰热释放强度信号进行实时采集,采用双热电偶法对燃后热气体的温度进行了重建。结果表明在浮力诱导下燃尽气体与周围环境空气相互剪切形成剪切层(BSL),BSL的Kelvin-Helmholtz不稳定性诱导产生了涡,涡作用于燃尽区附近的流场,扰动传至火焰面附近区域,与火焰剪切层的Darrie-Landu不稳定性耦合,表现为火焰面的脉动和火焰热释放率的脉动。通过近红外自发光成像得到的热气体自发光强度与温度信号有较强的相关性,热气体呈现出与速度场相似的周期性传播模式,为研究预混火焰的羽流脱落特性提供了新的思路。 展开更多

关键词 预混火焰 羽流脱落 粒子图像测速 动态模态分解 双热电偶法

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垂直轴风力机尾迹的时空特性 被引量：3

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作者 田甜 孙翀 +1 位作者 竺晓程 杜朝辉 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期341-348,371,共9页

基于非定常流场计算结果,对三叶片垂直轴风力机尾迹流场进行数值模拟,并在叶尖速比为2.65工况下对风力机尾迹流场进行频谱分析,然后采用动力模态分解(DMD)方法对垂直轴风力机尾迹流场进行模态分析。结果表明:近尾迹、过渡区尾迹和远场... 基于非定常流场计算结果,对三叶片垂直轴风力机尾迹流场进行数值模拟,并在叶尖速比为2.65工况下对风力机尾迹流场进行频谱分析,然后采用动力模态分解(DMD)方法对垂直轴风力机尾迹流场进行模态分析。结果表明:近尾迹、过渡区尾迹和远场尾迹区具有不同的频率特征;而DMD分解结果提取了对应上述不同特征频率的流动模态,成功捕捉到了下游尾迹流场中不同尺度的流动结构,前5阶主要模态直观显示了尾迹流场中3个不同区域的流动特征结构。 展开更多

关键词 垂直轴风力机 尾迹涡流 频谱分析 动态模态分解

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