不同模态分解方法在风力机尾迹蜿蜒分析中的适用性研究

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作者 王燕 赵桂花 +1 位作者 刘国良 李晔 《农业工程学报》 北大核心 2025年第8期211-221,共11页

为了研究不同模态分解方法在风力机尾迹蜿蜒分析中的适用性问题,该研究采用基于致动线模型的大涡模拟方法对NREL 5.0 MW风力机的尾迹进行数值模拟,分别以本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)、谱本征正交分解方法(sp... 为了研究不同模态分解方法在风力机尾迹蜿蜒分析中的适用性问题,该研究采用基于致动线模型的大涡模拟方法对NREL 5.0 MW风力机的尾迹进行数值模拟,分别以本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)、谱本征正交分解方法(spectral proper orthogonal decomposition,SPOD)和动态模态分解方法(dynamic modal decomposition,DMD)对尾迹结构的流动特征进行了提取与对比分析。结果表明:三种方法均能有效提取尾迹结构并进行低维重构。POD具有最快的收敛速度和更高的流场重构效率,适用于高效构建低阶的流场数据集。使用前85阶模态进行重构时,其误差为8.43%,而使用前314阶模态时,误差降低至5.54%;SPOD可以提取尾迹流场中具有频率信息且在空间上相互正交的稳定模态,在特征频率0.0156 Hz处能量集中度最高,主导模态能量占比超50%,适合分析具有明显时频特性的流动现象。SPOD使用前85阶模态重构时误差为8.38%,前314阶模态重构时误差为8.40%。DMD算法提取的尾迹结构具有明确的频率、增长率等信息,适用于主频结构的特性分析,DMD重构误差与POD相当,前85阶模态重构误差为8.44%,前314阶模态重构误差为5.57%。该研究可为尾迹蜿蜒特性分析中选取更优更适合的方法提供理论指导,也为其他流动结构的模态分析提供参考。 展开更多

关键词 尾迹蜿蜒 本征正交分解 谱本征正交分解 动态模态分解

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基于时间解析PIV的串列水力转轮尾流特性研究

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作者 季言广 康灿 张永超 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期97-105,共9页

为研究串列水力转轮组合的下游转轮对上游转轮尾流的影响,采用时间解析PIV系统对2个垂直轴Bach水力转轮之间的流动进行测量。在不同来流速度条件下,研究下游转轮的安放角对上游水力转轮尾流的影响,对比分析受到水力转轮边界影响的尾流... 为研究串列水力转轮组合的下游转轮对上游转轮尾流的影响,采用时间解析PIV系统对2个垂直轴Bach水力转轮之间的流动进行测量。在不同来流速度条件下,研究下游转轮的安放角对上游水力转轮尾流的影响,对比分析受到水力转轮边界影响的尾流特征。研究结果表明:来流速度增大时,速度恢复区向上游转轮延伸,当下游转轮安放角小于108°时,该区域的速度随安放角增大而减小;当下游转轮安放角大于108°时,速度变化趋势相反。尾流中的旋涡涡心位置随安放角不同上下偏移,在部分安放角下,旋涡被拉伸变得扁平,流线也因此呈现出与无下游转轮时不同的非水平偏转状态;高能涡量区域在部分安放角和来流速度增大时,逐渐向下游和尾流中心发展,流场中离散的小尺度涡不断增加;尾流中的大尺度涡结构包含于前3阶的POD模态中,而高阶POD模态主要表征小尺度的流动结构。 展开更多

关键词 串列Bach转轮 尾流特性 时间解析piv 来流速度 转轮安放角 本征正交分解(POD)

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基于POD方法的合成双射流流场模态分析 被引量：9

3

作者 刘强 罗振兵 +2 位作者 邓雄 王林 周岩 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期1027-1033,1046,I0001,共9页

为更深入地了解合成双射流自身的流场特性,开展了PIV实验研究,分析了一个周期内流场涡结构的演化特征,对实验数据进行了本征正交分解(POD)模态分析,详细分析了各阶模态所表征的流动结构、时间系数及其频谱特征。结果表明,合成双射流激... 为更深入地了解合成双射流自身的流场特性,开展了PIV实验研究,分析了一个周期内流场涡结构的演化特征,对实验数据进行了本征正交分解(POD)模态分析,详细分析了各阶模态所表征的流动结构、时间系数及其频谱特征。结果表明,合成双射流激励器的两个腔体交替压缩形成两股相位差180°、相互卷积吸引的旋涡对,能量效率和工作频率倍增;前四阶POD模态占据了流场80.5%的能量,对应的时间系数的频率分别为激励器的工作频率和二阶谐频;POD前两阶横向模态呈对称分布,后两阶呈反对称分布;而前两阶流向模态则呈反对称分布,后两阶呈对称分布,反映了合成双射流流场的对称性特征。 展开更多

关键词 合成双射流 激励器 piv 流场结构 本征正交分解

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开缝圆柱缝隙倾斜角对脱落涡的影响 被引量：10

4

作者 刘志荣 邹赫 +2 位作者 刘锦生 鲍锋 朱睿 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期128-135,共8页

开缝圆柱绕流作为钝体绕流研究的分支,具备很强的应用前景,但是对其复杂的流动现象的物理本质的理解仍不完善。本文采用流动显示技术和粒子成像测速技术(PIV),探究缝隙对开缝圆柱流场结构的影响,在数据处理方面采用本征正交分解(POD)方... 开缝圆柱绕流作为钝体绕流研究的分支,具备很强的应用前景,但是对其复杂的流动现象的物理本质的理解仍不完善。本文采用流动显示技术和粒子成像测速技术(PIV),探究缝隙对开缝圆柱流场结构的影响,在数据处理方面采用本征正交分解(POD)方法对开缝圆柱流场信息进行了重建。实验研究表明:在一定雷诺数范围内,开缝圆柱缝隙的存在从根本上改变了圆柱绕流近区尾流的结构;开缝圆柱脱落涡的脱落频率对开缝圆柱缝隙倾斜角具有一定的敏感性,随着缝隙倾斜角的增大其斯特劳哈尔数逐渐变大,对比发现开缝圆柱狭缝比(缝隙/直径)为0.15时较0.10的斯特劳哈尔数具有更强的稳定性。 展开更多

关键词 开缝圆柱 脱落涡 粒子成像测速技术(piv) 本征正交分解(POD) 斯特劳哈尔数

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类后视镜钝体尾迹分析 被引量：4

5

作者 袁海东 杨志刚 +1 位作者 单希壮 李启良 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期28-35,共8页

后视镜是汽车前侧窗区域重要的气动噪声源,认识后视镜尾迹特征对研究后视镜气动噪声的产生机理有重要意义.搭建类后视镜钝体尾迹风洞试验平台,通过表面油流、热线风速仪和粒子成像测速仪(Particle Image Velocimetry,PIV)测量了类后视... 后视镜是汽车前侧窗区域重要的气动噪声源,认识后视镜尾迹特征对研究后视镜气动噪声的产生机理有重要意义.搭建类后视镜钝体尾迹风洞试验平台,通过表面油流、热线风速仪和粒子成像测速仪(Particle Image Velocimetry,PIV)测量了类后视镜钝体的时均和瞬时尾迹.通过本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)识别后视镜尾迹中的大尺度相干结构.试验结果表明:受有限长度特征影响,后视镜尾迹与有限长柱体的尾迹特征类似,尾迹中存在交替涡脱落,尾迹涡脱落特征频率小于0.2.受端部下洗气流的影响,尾迹涡脱落特征频率在流向和展向分布不均.POD分析结果验证了交替涡脱落的存在,交替的涡脱落导致了尾迹回流区的流向和展向振荡现象.因此,后视镜尾迹与有限长柱体的尾迹类似,尾迹涡脱落主要受有限长特征的影响. 展开更多

关键词 后视镜 有限长柱体 尾迹 涡脱落 本征正交分解

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车轮对方背汽车双稳态非定常尾迹特性的影响 被引量：1

6

作者 杨志刚 余磊 +2 位作者 夏超 范亚军 任静 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4917-4932,共16页

采用增强型延迟分离涡方法对有/无车轮方背汽车模型的双稳态非定常尾迹进行长时间尺度的数值模拟,捕捉尾迹的左右转换现象,并从时均场和瞬时场分析车轮对尾迹特性的影响;然后采用本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD... 采用增强型延迟分离涡方法对有/无车轮方背汽车模型的双稳态非定常尾迹进行长时间尺度的数值模拟,捕捉尾迹的左右转换现象,并从时均场和瞬时场分析车轮对尾迹特性的影响;然后采用本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)对背压和尾迹流场进行模态分解,并建立低阶模态流场重构模型,探究双稳态尾迹动力学演化特性。研究结果表明:车轮增强尾迹上洗,导致背部下方压力降低;车轮使得表征双稳态尾迹的水平对称破缺POD模态能量占比显著减小,竖直不对称POD模态能量占比明显增加;后轮内侧流动分离产生的反旋流向涡对,对双稳态尾迹维持在一侧不对称的稳定状态具有破坏作用,即促进了尾迹左右快速小幅度摆动。 展开更多

关键词 方背体汽车 车轮 双稳态尾迹 本征正交分解

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基于本征正交分解的水平轴风力机非定常尾迹特性分析 被引量：9

7

作者 王燕 程杰 +2 位作者 贾安 王亮 胡锐锋 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期69-77,共9页

风力机的尾流效应对下游风力机的气动性能和疲劳载荷均有重要影响。为了研究叶尖速比对水平轴风力机非定常尾迹特性的影响,该研究在中性大气条件下采用基于致动线模型的大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)方法对不同叶尖速比下运行... 风力机的尾流效应对下游风力机的气动性能和疲劳载荷均有重要影响。为了研究叶尖速比对水平轴风力机非定常尾迹特性的影响,该研究在中性大气条件下采用基于致动线模型的大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)方法对不同叶尖速比下运行的风力机进行了数值模拟,并采用本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition, POD)方法对风力机尾迹结构进行了分析。结果表明,叶尖速比对风力机下游12D(D为风轮直径)范围内速度分布有显著影响,随着流向距离的增加,叶尖速比的影响逐渐减弱;风轮尾迹中2D处的速度亏损最大,在下游28.5D附近速度完全恢复;叶尖速比对风力机尾迹湍流强度有很大影响,叶尖速比为2时尾流湍流强度最弱,而叶尖速比为3时尾流湍流强度最大,说明该叶尖速比下尾流与大气边界层掺混作用剧烈,有利于尾迹速度恢复;叶尖速比对风力机尾迹结构的尺度和含能大小有显著影响,叶尖速比为3时尾迹中的大尺度结构及其含能占比最高,随着POD模态阶数的增加,尾流结构尺度和含能逐渐减小;风力机尾迹结构由反向旋转的高、低速涡对组成,其垂向尺度可达到整个边界层厚度,而风力机风能吸收利用效率主要体现在尾迹展向湍涡结构的尺度。该研究可为深入理解叶尖速比对风力机尾迹平均统计特征及结构演化的影响提供依据,为风力机优化设计和运行策略制定提供帮助。 展开更多

关键词 风力机 发电 数值模拟 叶尖速比 尾迹特性 本征正交分解

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基于仿生尼龙丝的圆柱绕流被动控制 被引量：1

8

作者 陈文礼 林隆瀚 +1 位作者 邓质 高东来 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期66-75,共10页

通过风洞实验研究了鸟类羽毛仿生尼龙丝对圆柱绕流场的控制效果及机理。仿生尼龙丝布置于圆柱的前驻点,雷诺数为2.67×10^(4),特征变量为尼龙丝长度与圆柱直径之比L/D。采用表面压力测量系统获取圆柱表面压力系数以分析圆柱周围的... 通过风洞实验研究了鸟类羽毛仿生尼龙丝对圆柱绕流场的控制效果及机理。仿生尼龙丝布置于圆柱的前驻点,雷诺数为2.67×10^(4),特征变量为尼龙丝长度与圆柱直径之比L/D。采用表面压力测量系统获取圆柱表面压力系数以分析圆柱周围的空气动力。利用高速粒子图像测速(PIV)系统获取圆柱的二维流场信息,并将获取的信息进行本征正交分解(POD),得到流场瞬时特性和时均特性。实验结果表明:L/D<0.6时,由尼龙丝诱导产生的旋涡无法到达尾流场,此时尼龙丝的控制效果受到限制;L/D>1.0时,尼龙丝可以显著降低圆柱尾流场的湍动能和雷诺应力,并抑制圆柱的升力系数和阻力系数;当L/D足够大时,尼龙丝可以抑制剪切层之间的相互接触,从而改变圆柱的卡门涡街旋涡脱落模式。 展开更多

关键词 圆柱尾流 空气动力 仿生 流动控制 尼龙丝 风洞实验 粒子图像测速 本征正交分解

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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：18

9

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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圆盘绕流近尾迹实验研究 被引量：3

10

作者 陆雨洲 徐庶民 +2 位作者 钟伟 杨渐志 刘明侯 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期19-25,共7页

采用烟线和PIV实验研究Re=22400时直径与厚度比D/H=5圆盘近尾迹(x/D<5)流场结构。流向平面烟线显示表明圆盘尾迹有稳定的回流区和随机扭曲倾斜的三维涡旋结构。对烟线平面PIV测速数据统计平均,发现该回流区具有较好的对称性,且长度为... 采用烟线和PIV实验研究Re=22400时直径与厚度比D/H=5圆盘近尾迹(x/D<5)流场结构。流向平面烟线显示表明圆盘尾迹有稳定的回流区和随机扭曲倾斜的三维涡旋结构。对烟线平面PIV测速数据统计平均,发现该回流区具有较好的对称性,且长度为2.1 D。对PIV数据进行POD重构,发现流向雷诺正应力和切应力峰值出现在回流区两侧剪切层,横向雷诺正应力峰值出现在回流区驻点附近,其正是烟线显示涡旋结构脱落区域。圆盘尾迹涡旋结构的产生和脱落源于剪切层的不稳定性及其与回流区的相互作用。圆盘尾迹前两个模态含能仅为10.9%和10.2%,表明湍流结构的随机性;前10个模态含能45.9%可较好描述流场的平均雷诺切应力。 展开更多

关键词 圆盘钝体 尾迹 粒子图像测速 特征正交分解

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基于本征正交分解的脉冲射流尾迹分析 被引量：4

11

作者 陈款 张艳华 +2 位作者 雷玉昌 卢昂 张登成 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期834-844,共11页

基于雷诺平均N-S方程对脉冲射流作用下的翼型非定常流场进行数值模拟,采用本征正交分解(POD)方法对低频率、中等频率、高频率脉冲射流尾迹中涡结构的变化进行分析。结果表明:借助POD方法能够有效提取尾迹中小尺度涡结构的运动状态。POD... 基于雷诺平均N-S方程对脉冲射流作用下的翼型非定常流场进行数值模拟,采用本征正交分解(POD)方法对低频率、中等频率、高频率脉冲射流尾迹中涡结构的变化进行分析。结果表明:借助POD方法能够有效提取尾迹中小尺度涡结构的运动状态。POD方法提取的低阶模态主要反映了尾迹中强度最大的尾涡静态分离结构,对应脉冲射流的主频成分,高阶模态则主要反映了尾涡内部或尾涡之间的流动状态,对应脉冲射流的高阶倍频成分,尾涡内部的相互拉伸包含频率范围较广,尾涡之间的牵引分解包含频率较为单一;低频率下尾迹中仅能提取到一对主要尾涡,高频率下尾迹中能提取到多对强度相当的尾涡;低频率下尾涡单一且相互作用简单,用前六阶模态即可表征流场结构,高频率下尾涡数量多且相互作用复杂,需要更高阶模态才能表征其流场结构。 展开更多

关键词 脉冲射流 本征正交分解 尾迹 小尺度涡 数值模拟

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不同转向架构型对高速列车列车风及非定常尾迹的影响 被引量：4

12

作者 郭婷 夏超 +1 位作者 储世俊 杨志刚 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期94-104,I0002,共12页

随着高速列车速度的不断提升,列车尾部非定常尾迹引起的列车风安全问题越来越凸显。为探究转向架构型对列车风和非定常尾迹的影响,以CRH3两节编组的高速列车缩比模型为研究对象,采用增强型延迟分离涡模拟对三种不同转向架构型,即不对称... 随着高速列车速度的不断提升,列车尾部非定常尾迹引起的列车风安全问题越来越凸显。为探究转向架构型对列车风和非定常尾迹的影响,以CRH3两节编组的高速列车缩比模型为研究对象,采用增强型延迟分离涡模拟对三种不同转向架构型,即不对称转向架、对称转向架和无转向架,进行列车非定常流动的数值模拟研究。通过对比分析列车风时均和脉动速度分布以及尾迹流场结构,同时采用SPOD (Spectral Proper Orthogonal Decomposition)方法对非定常尾迹进行模态分解和流场重构。研究结果表明:三种转向架构型的列车尾迹均是由一对反向旋转的半环形流向交替涡脱落主导;相对于对称转向架构型,不对称转向架底部带来的扰动与尾迹流向涡对的相互作用更强,增加流向交替涡脱落的强度,继而诱导出更高的列车风脉动速度;无转向架的转向架舱及其后缘流动分离产生的大尺度涡脱落导致尾迹流向涡对展向范围更宽,列车风时均速度最大;SPOD方法通过增强相关矩阵的对角相似性,使得提取的主导模态配对性增强,模态峰值频率更加凸显,模态空间分布更加清晰。以上研究结果对高速列车转向架的设计优化有一定参考意义,显示了SPOD方法在高速列车非定常尾迹分析中的优势。 展开更多

关键词 高速列车 谱分析本征正交分解 转向架构型 列车风 非定常尾迹

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基于本征正交分解的DrivAer快背车非定常尾迹分析 被引量：2

13

作者 邓韬 杨志刚 贾青 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期249-256,共8页

在非定常数值模拟的基础上,采用本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)对DrivAer快背车非定常尾迹进行了研究。改进的延迟分离涡模拟(improved delayed detached-eddy simulation,IDDES)仿真结果与实验结果的对比表明该数... 在非定常数值模拟的基础上,采用本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)对DrivAer快背车非定常尾迹进行了研究。改进的延迟分离涡模拟(improved delayed detached-eddy simulation,IDDES)仿真结果与实验结果的对比表明该数值方法有效。对汽车尾迹回流区进行POD分析发现,前2阶模态能量占比分别为6.78%和5.61%,合计占总能量的12.39%,模态系数的频谱分析说明前2阶模态对应同一种低频的拟序流动结构,主频为0.216(30Hz);相位分析表明两者相位差为0.455π。对前2阶模态重构的涡量场进行相位平均,发现其对应的拟序流动结构由车体尾迹下剪切层周期性运动主导;前273阶POD模态(能量占比93%)可以很好地重构原流场,极大地降低了自由度。 展开更多

关键词 汽车 非定常尾迹 本征正交分解 分离涡模拟

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基于POD的尾流激励叶片气动力降阶模型 被引量：5

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作者 刘钊 王沐晨 +2 位作者 李金玖 张珺 李立州 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期82-86,173,共6页

提出了本征正交分解法方法建立叶片气动力降阶模型,快速分析叶片气动特性。采用计算流体力学得到气动力快照矩阵,然后利用本征正交分解法获得尾流激励下的叶片气动力基,从而建立尾流激励下的叶片气动力降阶模型并完成气动力数据重构。... 提出了本征正交分解法方法建立叶片气动力降阶模型,快速分析叶片气动特性。采用计算流体力学得到气动力快照矩阵,然后利用本征正交分解法获得尾流激励下的叶片气动力基,从而建立尾流激励下的叶片气动力降阶模型并完成气动力数据重构。分别采用周期信号和正弦信号作为输入,采用计算流体力学和气动力降阶模型方法计算叶片气动力,结果显示:采用本征正交分解法降阶模型得到的叶片气动力与计算流体力学计算得到的气动力结果基本一致。证明了基于本征正交分解方法的气动力降阶模型能够快速精确分析尾流激励下的叶片气动力。 展开更多

关键词 本征正交分解 尾流激励 气动力 降阶模型 CFD计算流体力学

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涡轮叶片斜肋通道冷态流场特性的实验研究 被引量：2

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作者 林爽 吴榕 +2 位作者 王博 张子捷 魏坤腾 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期823-832,共10页

为了探究涡轮叶片内部肋通道的流场特性与换热机理,设计不同角度的带肋通道实验模型.采用流动显示实验与粒子图像测速实验,对通道的典型截面流场进行统计平均特性分析与非定常分析.结果表明,当扰流肋与流向的夹角为60°~90°时... 为了探究涡轮叶片内部肋通道的流场特性与换热机理,设计不同角度的带肋通道实验模型.采用流动显示实验与粒子图像测速实验,对通道的典型截面流场进行统计平均特性分析与非定常分析.结果表明,当扰流肋与流向的夹角为60°~90°时,减小夹角能够降低扰流肋对流体的阻挡作用,增大扰流肋后方旋涡的纵向范围与强度.减小夹角使第1个肋区间的回流强度先增大后减小,第2个肋区间流体的纵向冲击强度增大.斜肋结构能够提高主流流体与肋间流体的雷诺应力峰值,增强肋间扰动强度,提升通道的换热特性.减小夹角可以提升流场的速度振荡幅值与振荡频率,提高通道的换热效率.减小夹角可以增大流体沿肋向流动的能量与能量波动频率,使得旋涡在向后脱落的过程中更易于与靶面进行能量交换. 展开更多

关键词 涡轮叶片 扰流肋 粒子图像测速(piv) 脱落涡频率 本征正交分解(POD)

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三棱柱绕流流场实验研究 被引量：2

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作者 邱玥 江建华 刘志荣 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期891-899,共9页

应用粒子成像测速(particle image velocimetry,PIV)技术对尺度比H为45°的三棱柱在不同雷诺数Re下的尾流场进行定量测量,结合本征正交分解法研究尾流场相干结构,同时利用时间空间关联法确定了不同雷诺数下涡街流向运输速率的变化情... 应用粒子成像测速(particle image velocimetry,PIV)技术对尺度比H为45°的三棱柱在不同雷诺数Re下的尾流场进行定量测量,结合本征正交分解法研究尾流场相干结构,同时利用时间空间关联法确定了不同雷诺数下涡街流向运输速率的变化情况.研究发现前二阶模态流场结构代表流场中卡门涡街结构,第三阶模态流场结构可表征尾流场中自由剪切层形态,且该形态对雷诺数相对敏感.Re=400工况下,三棱柱绕流流场中自由剪切层形态出现不稳定现象,抑制了自由来流与尾流区内流体间的动量交换,使得尾流区内流体恢复系数减弱,尾流场中阻力系数Cd突增. 展开更多

关键词 粒子成像测速 本征正交分解 时间空间关联 剪切层

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迎角对翼型边界层影响的实验研究

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作者 郝东震 姜楠 +1 位作者 唐湛棋 马兴宇 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期16-24,共9页

为深入了解迎角对翼型边界层的影响,开展了SD7003翼型的TR–PIV实验研究。对比了迎角为4°、6°、8°工况下翼型吸力面的平均速度、雷诺切应力等统计量的分布,并对实验数据进行了本征正交分解(POD)模态分析,详细分析了不同... 为深入了解迎角对翼型边界层的影响,开展了SD7003翼型的TR–PIV实验研究。对比了迎角为4°、6°、8°工况下翼型吸力面的平均速度、雷诺切应力等统计量的分布,并对实验数据进行了本征正交分解(POD)模态分析,详细分析了不同工况下各阶模态中的流动结构及其频谱特征。研究发现,随着迎角增大,分离泡位置向翼型前缘移动,分离泡厚度增大;分离泡内部和再附点附近存在较强的剪切运动;再附点附近有交替出现的正、反方向涡结构,而后涡结构随边界层发展不断变化;POD分解的各阶模态的能量大小与其所包含结构的尺度和模态频率有关;随着迎角增大,流场中流动结构尺度增大,流场能量的频域分布由高频向低频移动。 展开更多

关键词 翼型 边界层 piv 转捩 流动结构 本征正交分解

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三棱柱尺度比对尾流场的影响

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作者 江裕荣 江建华 鲍锋 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期901-907,共7页

应用粒子成像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)对不同柱体截面尺度比H(H=3.8、1.9、1.2、0.9、0.7)的三棱柱在雷诺数Re=500条件下的尾流场进行定量测量。对尾流场进行定常和非定常分析,同时结合本征正交分解法和时间空间关联法... 应用粒子成像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)对不同柱体截面尺度比H(H=3.8、1.9、1.2、0.9、0.7)的三棱柱在雷诺数Re=500条件下的尾流场进行定量测量。对尾流场进行定常和非定常分析,同时结合本征正交分解法和时间空间关联法,研究尺度比H对尾流场相干结构以及尾流场中涡街稳定运输区和涡街流向运输速率的影响。研究发现,三棱柱尺度比H的减小对尾流宽度、尾涡形成长度都有明显的促进作用,但旋涡脱落变慢,非定常性变弱。分析各阶模态对湍动能的贡献,发现随着尺度比H的减小,高阶模态湍动能占比之和有所增加。这就导致尾流场愈加不稳定,涡街稳定运输区域、涡街流向输运速率均减小。同时尾流宽度增大,尾流场阻力系数C D增大。 展开更多

关键词 三棱柱柱体 尺度比 粒子成像测速 尾流场 本征正交分解 时间空间关联

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