DMD和POD对超燃冲压发动机凹腔流动的稳定性分析

• 作者: 叶坤 叶正寅 屈展 武洁
• 来源期刊: 气体物理
• 学科: 航空航天
• 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
• 年，卷（期）: 2016,（5）
• 页码范围: 39-51
• 页数: 13页
• 分类号: V231.2
• 字数: 9068字
• 语种: 中文

摘要

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 or?thogonal 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。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	叶正寅	西北工业大学航空学院	200	1433	19.0	27.0
2	叶坤	西北工业大学航空学院	16	52	5.0	6.0
3	屈展	西北工业大学航空学院	23	138	7.0	10.0
4	武洁	西北工业大学航空学院	20	51	4.0	6.0