动力学模态分解及其在流体力学中的应用 被引量：48

1

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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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：19

2

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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DMD和POD对超燃冲压发动机凹腔流动的稳定性分析 被引量：12

3

作者 叶坤 叶正寅 +1 位作者 武洁 屈展 《气体物理》 2016年第5期39-51,共13页

开式凹腔作为超燃冲压发动机中增加掺混和稳焰的装置,其流动稳定性的研究对深入理解凹腔增加掺混和稳焰机理以及凹腔的设计有着重要的学术意义和工程应用价值.基于大涡模拟方法对超燃冲压发动机开式凹腔流动进行数值模拟,分别采用动力... 开式凹腔作为超燃冲压发动机中增加掺混和稳焰的装置,其流动稳定性的研究对深入理解凹腔增加掺混和稳焰机理以及凹腔的设计有着重要的学术意义和工程应用价值.基于大涡模拟方法对超燃冲压发动机开式凹腔流动进行数值模拟,分别采用动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)和本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)对自激振荡流动进行稳定性分析.DMD方法可准确提取凹腔的振荡频率,与Rossiter模型以及压力脉动FFT分析得到的频率吻合较好,且DMD中对应Rossiter前3阶频率的模态在流动中的主导作用顺序也与FFT分析结果一致,自激振荡中RossiterⅢ模态占据主导作用,同时DMD方法对Rossiter 3阶以上模态频率的预测能力明显强于FFT分析方法.在对低频的提取方面,DMD方法比Rossiter模型更具有优势.与前6阶Rossiter模态对应DMD模态均缓慢收敛,主要表现为剪切层中的分离涡结构和中部及下游区域中的涡结构.前3阶不稳定模态中的分离涡结构主要集中在中部剪切层以及后缘附近区域.POD方法中较少的模态包含流场绝大部分的能量.但是,通过POD方法提取的模态频率在分辨率上效果不佳,提取到最低频率为Rossiter 3阶模态对应的频率,且模态中均存在次频,次频与主频之间的耦合导致模态的形态相差较大.另外,与DMD方法相比POD方法无法判断所提取的模态的稳定性. 展开更多

关键词 开式凹腔 超声速流动 自激振荡 动力学模态分解 稳定性分析

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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：12

4

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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振荡燃烧火焰图像处理 被引量：11

5

作者 赖安卿 刘云鹏 +1 位作者 付尧明 颜应文 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期10-17,共8页

应用图像FFT、本征正交分解(POD)和动力学模态分解(DMD)3种方法,对在振荡燃烧环境下的火焰图像进行分解,得到火焰脉动幅值、主频以及初始相位.其中通过图像FFT方法分析图像中每一个像素灰度值时间序列,对其进行傅里叶变换,然后得到整体... 应用图像FFT、本征正交分解(POD)和动力学模态分解(DMD)3种方法,对在振荡燃烧环境下的火焰图像进行分解,得到火焰脉动幅值、主频以及初始相位.其中通过图像FFT方法分析图像中每一个像素灰度值时间序列,对其进行傅里叶变换,然后得到整体火焰的振荡特性.而POD和DMD方法将每一张火焰图像视为一个样本数据,以向量的形式表达,通过线性代数和矩阵分析等理论对样本数据进行分解.DMD和图像FFT两种方法得到的火焰脉动幅值和主频基本一致,可以得到单一频率(基频和各谐频)脉动特征,而POD方法无法将各种振荡频率对应的脉动结构进行分离,得到总的脉动结构.结果表明上述3种方法均可以捕捉振荡燃烧环境下火焰的主要脉动特征. 展开更多

关键词 振荡燃烧 图像FFT 本征正交分解 动力学模态分解

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文丘里管空化流动的试验研究及动力学模态分解 被引量：11

6

作者 韩亚东 谭磊 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第18期173-179,共7页

已有空化研究侧重于空泡形态、漩涡脱落和压力脉动等方面,尚未开展空化流场动力学模态的研究。通过试验测量、数值模拟和动力学模态相结合,对文丘里管空化流动的流动结构及模态进行研究。试验测量获得文丘里管空化流动时空演变规律,得... 已有空化研究侧重于空泡形态、漩涡脱落和压力脉动等方面,尚未开展空化流场动力学模态的研究。通过试验测量、数值模拟和动力学模态相结合,对文丘里管空化流动的流动结构及模态进行研究。试验测量获得文丘里管空化流动时空演变规律,得到空泡脱落周期为0.019 5 s.数值模拟采用质量输运空化模型,得到空泡脱落周期为0.02 s,与试验吻合较好,验证了数值模拟方法的准确性和可靠性。非定常流场表明,空泡与旋涡存在相互作用,反向射流引起了空泡脱落。应用动力学模态分解方法获得空化流场的动力学模态,结果表明四个主导模态频率与空化脱落频率存在倍数关系,频率较大的模态尺度较小。平均流场模态结果发现文丘里管喉部存在反向射流,其他三个模态揭示了空化发展和脱落的结构特征,并发现空化云向下游运动过程中对周围流体存在卷携作用。动力学模态分解能够准确捕捉空化流动中的主要动力学特征。 展开更多

关键词 文丘里管 空化 试验 数值模拟 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：9

7

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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进气道激波串振荡的模态分解及快速预测 被引量：6

8

作者 孙斐 苏纬仪 +1 位作者 侯强 王谋远 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1040-1051,共12页

为研究隔离段自激振荡现象,采用2阶时间和空间精度、非结构网格、剪切应力输运(SST)k-ω湍流模型有限体积法程序对二元进气道在高反压下的非定常特性进行数值模拟,成功捕捉到激波串自激振荡现象,在此基础上利用本征正交分解(POD)和动力... 为研究隔离段自激振荡现象,采用2阶时间和空间精度、非结构网格、剪切应力输运(SST)k-ω湍流模型有限体积法程序对二元进气道在高反压下的非定常特性进行数值模拟,成功捕捉到激波串自激振荡现象,在此基础上利用本征正交分解(POD)和动力学模态分解(DMD)方法对其进行分析。结果表明:该自激振荡是低频主导、多频耦合的复杂振荡现象;基于本征正交分解和动力学模态分解构建的预测模型均能准确快速地预测出非定常流场的演变特性,预测误差小于0.2%,前者耗时为0.22 s,后者耗时为0.05 s。 展开更多

关键词 进气道 激波串 自激振荡 本征正交分解 动力学模态分解

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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

9

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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基于DMD的双喉道矢量喷管的流场重构与分析

10

作者 王建明 刘晓东 +1 位作者 夏瑄泽 王成军 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期186-195,共10页

采用分离涡模拟方法对双喉道矢量喷管的三维流场进行数值模拟,分析原始流场的压力系数以及密度梯度分布。运用动力学模态分解技术(DMD)对喷管z=0截面压力系数进行模态分解,选取得到的模态重构流场,将对应的模态进行时间演化并分析其特... 采用分离涡模拟方法对双喉道矢量喷管的三维流场进行数值模拟,分析原始流场的压力系数以及密度梯度分布。运用动力学模态分解技术(DMD)对喷管z=0截面压力系数进行模态分解,选取得到的模态重构流场,将对应的模态进行时间演化并分析其特性。结果表明:利用动力学模态分解得到的前5阶模态可以较完整地重构出双喉道矢量喷管的压力系数场,其中第1模态主要反映的是分离激波的摆动现象以及其对回流区与主流之间剪切层的压力脉动的影响。2阶模态的主要特征是剪切层中的涡系脱落。3阶模态中主要反映的是分离激波强度的变化。4阶、5阶模态主要表现为分离激波位置以及强度上的高阶振荡。 展开更多

关键词 推力矢量技术 双喉道矢量喷管 非定常流动 动力学模态分解 激波边界层干扰

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潜航器垂直出水过程非定常空化流场演化分析

11

作者 刘学 张志国 +1 位作者 徐洪洲 边金尧 《强度与环境》 CSCD 2024年第3期18-27,共10页

针对潜航器垂直出水过程空泡演化特性分析问题,采用多相混合物模型、完全空化模型和标准k-ε湍流模型,对稳态条件下的潜航器垂直出水过程非定常空化流场演化过程进行建模模拟,以试验中潜航器壁面上若干离散点的压力试验数据与计算模型... 针对潜航器垂直出水过程空泡演化特性分析问题,采用多相混合物模型、完全空化模型和标准k-ε湍流模型,对稳态条件下的潜航器垂直出水过程非定常空化流场演化过程进行建模模拟,以试验中潜航器壁面上若干离散点的压力试验数据与计算模型进行对比,验证了所提数值方法的有效性。通过动态模态分解方法对潜航器周围壁面流场的速度场进行分解与重构,提取各阶模态频率及其变化过程。结果表明,2阶和4阶模态的频率与空泡生成、脱落的频率一致,表征了肩空泡在生长过程中壁面及尾部的大尺度旋涡与回射流的形成、脱落过程,是空化流场演变过程中的主要结流动特征。 展开更多

关键词 潜航器 非定常空化 流场 动力学模态分解 重构

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基于动力学模态分解的方柱绕流非定常流场分析

12

作者 刘士杰 张珍 刘庆宽 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第S01期326-331,共6页

具有方形断面的结构或构件广泛应用于实际工程中,针对方柱绕流风荷载和风致振动特性开展研究至关重要。方柱绕流的尾流效应往往涉及多种复杂流动现象,捕捉其流动主要模态对深入分析流场特性以及流动控制具有重要意义。该文基于动力学模... 具有方形断面的结构或构件广泛应用于实际工程中,针对方柱绕流风荷载和风致振动特性开展研究至关重要。方柱绕流的尾流效应往往涉及多种复杂流动现象,捕捉其流动主要模态对深入分析流场特性以及流动控制具有重要意义。该文基于动力学模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)方法建立了能够提取流场主要模态并进行流场重构的降阶模型。基于数值模拟获取非定常流场快照;利用DMD进行主要模态提取;基于提取的主要模态对非定常流场进行重构。结果表明:DMD方法提取的前4阶模态能够准确重构原始流场,为流动控制和结构设计提供参考。 展开更多

关键词 动力学模态分解 方柱绕流 数据驱动 非定常流动 降阶模型

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声学激励下扩散火焰的动力学模态分析

13

作者 王子豫 潘登 朱彤 《热科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期45-52,共8页

针对扩散火焰燃烧不稳定性,使用高速摄像机获得火焰图像,通过动力学模态分解法(dynamic mode decomposition, DMD),研究钝体扰流扩散火焰,在外加声学激励下,不同频率处的空间分布特征。结果表明,无激励火焰以低于50 Hz的低频杂乱振荡为... 针对扩散火焰燃烧不稳定性,使用高速摄像机获得火焰图像,通过动力学模态分解法(dynamic mode decomposition, DMD),研究钝体扰流扩散火焰,在外加声学激励下,不同频率处的空间分布特征。结果表明,无激励火焰以低于50 Hz的低频杂乱振荡为主,在15 Hz存在明显的纵向振荡模态。外加的声学激励会引起激励频率或者其半频与倍频处的纵向振荡,但不会改变其他频率的空间结构。当给予的声学激励频率或者其倍频与火焰固有的纵向模态频率相接近时会引起火焰该频率灰度值幅值的强烈响应,增强火焰的该频率下的纵向振荡模态,引起火焰的不稳定性。 展开更多

关键词 燃烧不稳定性 动力学模态分解 火焰图像

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二维圆柱绕流的动模态分析研究 被引量：6

14

作者 孙婉荣 明平剑 刘勇 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1275-1281,共7页

运用Fluent对单/双圆柱绕流非定常流场进行数值模拟计算,分析了涡脱落的发展演变过程。采用DMD方法对圆柱绕流流场进行稳定性判断,利用分解得到的DMD模态数据对流场进行还原,并对还原流场的误差进行分析。分析结果表明:DMD方法得到的模... 运用Fluent对单/双圆柱绕流非定常流场进行数值模拟计算,分析了涡脱落的发展演变过程。采用DMD方法对圆柱绕流流场进行稳定性判断,利用分解得到的DMD模态数据对流场进行还原,并对还原流场的误差进行分析。分析结果表明:DMD方法得到的模态包含模态的频率信息;DMD方法能通过提取出来的主要结构完成对流场的还原及预测工作。对于复杂流动结构的DMD分解,所提取的数据量极大程度的影响了模态分解的结果,是能否精确还原实验流场的关键因素。 展开更多

关键词 圆柱绕流 非定常流动 动力学模态分解 稳定性判断 流场还原

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缩进长度对同轴离心式喷嘴燃烧稳定性的影响

15

作者 杨尚荣 吴林龙 +2 位作者 李娜 王勇 杨宝娥 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期135-143,共9页

针对缩进长度对气体中心液体离心式同轴(GCLSC)喷嘴(简称同轴离心式喷嘴)燃烧稳定性的影响,开展富氧气/煤油同轴离心式单喷嘴燃烧稳定性实验研究。通过改变燃料和氧化剂喷射速度,获得了三种缩进长度喷嘴(8,10,12 mm)的稳定性图或稳定性... 针对缩进长度对气体中心液体离心式同轴(GCLSC)喷嘴(简称同轴离心式喷嘴)燃烧稳定性的影响,开展富氧气/煤油同轴离心式单喷嘴燃烧稳定性实验研究。通过改变燃料和氧化剂喷射速度,获得了三种缩进长度喷嘴(8,10,12 mm)的稳定性图或稳定性边界。利用高速相机拍摄了火焰的CH*自发光图像,通过动力学模态分解(DMD)方法分析了燃烧流场的空间结构。研究发现:当氧化剂速度足够高时,三种缩进长度喷嘴均出现了不稳定燃烧。燃料速度≤11 m/s时,滞后区域较窄或不存在,燃料速度>11 m/s,滞后区域变宽。10 mm缩进长度喷嘴的稳定性边界最大,滞后边界在燃料速度≤11 m/s时最大。相比稳定燃烧状态火焰长度,发生不稳定后,火焰长度显著缩短,且在横向扩展。三种缩进长度喷嘴在稳定和不稳定燃烧状态下,CH*自发光均紧贴喷嘴出口,说明燃烧在缩进室内部便已开始。一阶切向不稳定对应的DMD模态应为流向涡和角向涡耦合产生的螺旋形不稳定涡结构。 展开更多

关键词 同轴离心式喷嘴 缩进长度 燃烧稳定性 动力学模态分解 螺旋形涡

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基于DMD方法的矩形断面涡振模态分析 被引量：1

16

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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压气机叶栅叶顶间隙流的动力学模态分解 被引量：5

17

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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基于DMD方法的翼型大迎角失速流动稳定性研究 被引量：5

18

作者 叶坤 叶正寅 +1 位作者 武洁 屈展 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期518-528,共11页

基于剪切应力输运湍流模型的SST-DDES混合方法对NACA0012翼型大迎角分离流动进行非定常数值模拟,采用动力学模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)数学工具对失速初始状态、浅失速状态以及深失速状态的流场进行稳定性分析。结果表明... 基于剪切应力输运湍流模型的SST-DDES混合方法对NACA0012翼型大迎角分离流动进行非定常数值模拟,采用动力学模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)数学工具对失速初始状态、浅失速状态以及深失速状态的流场进行稳定性分析。结果表明:DMD方法准确地提取了翼型大迎角流动中的主频和高阶倍频及对应的流场模态结构;与FFT分析结果相比,频率最大差异小于0.16%;且发现两者提取的频率在流动中的主导作用顺序也一致。通过特征值对相应的模态进行稳定性分析,所有模态的放大率均非常小,所有模态处于弱发散、弱收敛或稳定极限环状态。DMD提取的一阶模态主要表现为分离涡演化过程中最主要的静止分离涡结构,前三阶低频对应的模态涡结构与流动中以此频率进行演化的涡结构比较一致,更高阶的倍频主要表现为尾涡和尾迹区的涡结构。且发现不同模态系数之间存在相位差,说明分离涡流动中不同频率对应的涡结构运动不同步。 展开更多

关键词 翼型绕流 失速 稳定性分析 动力学模态分解 稳定极限环

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DMD和POD方法对跨声速压气机非定常流场的模态分析

19

作者 刘震雄 《装备制造技术》 2023年第3期32-37,共6页

基于时间精确求解法对跨声速轴流式压气机转子NASA Rotor35的三维非定常数值模拟,分别采用动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)和本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)对近失速工况下转子叶尖流场进行模... 基于时间精确求解法对跨声速轴流式压气机转子NASA Rotor35的三维非定常数值模拟,分别采用动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)和本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)对近失速工况下转子叶尖流场进行模态分析。分析结果表明:DMD方法可以准确提取叶尖流场非定常波动的主要模态结构和较多的高阶谐波模态,且可以判断模态是否具有稳定性;能直接得到模态对应的频率,与压力脉动频谱分析得到的频率吻合。POD方法可以高效提取流场中的主要流动结构,较少的POD模态就占据了流场的主要能量,模态的能量比衰减的很快。通过对POD模态系数进行频谱分析,可以得到对应的频率,但单个模态存在多个频率耦合的现象,且POD方法无法判断所提取模态的稳定性以及对低频模态的分辨提取。1阶DMD模态和POD模态结构一样,反映了时均流动结构;2阶DMD模态和POD模态结构一样,存在相位差,显示了转子周向行波;高阶模态进一步细化补充了流场信息。DMD方法分析跨声速压气机转子叶尖复杂流动更具有优势。 展开更多

关键词 跨声速压气机 叶尖流场 动力学模态分解 本征正交分解 模态分析

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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

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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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