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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
1
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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失稳初期的低雷诺数圆柱绕流POD-Galerkin建模方法研究 被引量：6
2
作者 李静 张伟伟 李新涛 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期596-602,共7页
POD-Galerkin方法是构建非定常流动低阶模型的有效方法。然而,研究表明基于周期振荡样本及其时均解构建的低阶模型只能反演流场振荡饱和后的周期性运动,不能复现流动从不稳定定常解开始振荡的发散过程,不便于流动的稳定性分析和控制研... POD-Galerkin方法是构建非定常流动低阶模型的有效方法。然而,研究表明基于周期振荡样本及其时均解构建的低阶模型只能反演流场振荡饱和后的周期性运动,不能复现流动从不稳定定常解开始振荡的发散过程,不便于流动的稳定性分析和控制研究。通过尝试选择流场进入周期性运动之前的样本来构建低阶的流体动力学模型,并用于反演流动失稳初期微幅振荡的流场。以低雷诺数(Re=100)下圆柱绕流为例,构建了卡门涡街失稳初期的流动降阶模型。通过与CFD数值结果对比,表明选择合适的样本数据,构建的低阶模型可以复现流场发散初期的频率和阻尼等特性。 展开更多
关键词 特征正交分解 GALERKIN 投影 圆柱绕流 卡门涡街 非周期运动
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基于仿生尼龙丝的圆柱绕流被动控制 被引量：1
3
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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阀门流动噪声源识别与控制研究 被引量：4
4
作者 徐号钟 唐科范 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2019年第5期559-570,共12页
阀门是管路系统必不可少的控制元件,其流体动力噪声是舰船管路主要噪声源之一。该文采取CFD/CAA多步骤混合计算方法,应用CFD软件FLUENT和声学软件ACTRAN,对某型截止阀及其加装小孔消声装置的改进阀的流场、等效声源场和声场进行了数值... 阀门是管路系统必不可少的控制元件,其流体动力噪声是舰船管路主要噪声源之一。该文采取CFD/CAA多步骤混合计算方法,应用CFD软件FLUENT和声学软件ACTRAN,对某型截止阀及其加装小孔消声装置的改进阀的流场、等效声源场和声场进行了数值模拟和分析,获得了小孔消声装置对阀内流动声源的控制效果及其机理分析。通过数值模拟阀门流道对白噪声声源的响应,对两型阀门腔内声学共振特性进行了数值计算,并通过对比流动噪声频谱,得到阀门腔内声共振特性对流动噪声的重要影响。通过在FLUENT软件中加UDF模块计算Lighthill方程右端源项,对阀门内等效声源分布进行了便于工程应用的3D直观显示和定位。通过对阀门纵向主截面速度分布进行本征正交分解(POD)分析,得到了流动的时均流和各阶模态速度场,对阀内流动相干结构与流动声源之间的关系进行了分析探讨。 展开更多
关键词 阀门流动噪声 CFD/CAA多步骤混合方法 Lighthill方程 本征正交分解 阀腔声共振
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POD与MSM原理和应用的对比分析 被引量：1
5
作者 张军锋 葛耀君 +1 位作者 赵林 柯世堂 《力学与实践》 北大核心 2013年第5期69-78,81,共11页
为揭示本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)与模态叠加法(mode superposition method,MSM)在基本原理和工程应用中的异同,对POD和MSM的数理基础进行了对比性分析;通过风洞试验及动力响应时程分析获得了一座冷却塔的表面... 为揭示本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)与模态叠加法(mode superposition method,MSM)在基本原理和工程应用中的异同,对POD和MSM的数理基础进行了对比性分析;通过风洞试验及动力响应时程分析获得了一座冷却塔的表面脉动风载荷及其脉动响应,以此两个时空随机场为例对POD和MSM两种方法的应用进行了对比性阐述.POD和MSM均通过引入空间模态和相应的时间坐标,经线性叠加来实现对时空随机场的分解与重建,但两者的应用对象并不一致:前者多用于已知随机载荷场的分析而后者多用于未知结构响应的计算.两者空间模态和时间坐标的提取方法和数理意义以及各模态对原随机场的贡献等亦不相同.尽管POD和MSM两种方法所得空间模态均有正交性,但时间坐标的正交性仅存在于POD方法,故POD各阶模态的本征值之和可以完全反应对原随机场的贡献,而MSM的模态贡献则存在一定的耦合性. 展开更多
关键词 本征正交分解 模态叠加 随机场 脉动风载荷 风致脉动响应 空间模态 时间坐标
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