模态分解在多尺度湍流流动中的应用与分析

发布时间：2020-12-28 21:08

　　湍流流动是多尺度的,不同尺度的湍流不但影响着涡的大小,而且影响着各个涡对系统能量的贡献,现如今的湍流理论多基于统计学分析,所以定量分析和研究多尺度的湍流运动很有必要。本文使用本征正交分解方法、动态模态分解方法和经验模态分解等模态分解方法定量分析了多尺度湍流在不同场景下的作用和影响。分别使用高精度的大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）模型对缝翼周围流动和使用直接数值模拟（Direct Numerical Simulation,DNS）模型对槽道开展了数值模拟。利用本征正交分解（Proper Orthogonal Decomposition,POD）方法分析缝翼空腔中自由剪切层大尺度涡结构的能量,特征值的大小表征了相应模态所占据的能量,根据特征值的大小排序可以得到各个模态的能量排序和能量关系。POD中的特征值总是成对出现,少数高能量模态就能表征系统的流动状态。剪切层中相同方向的脉动区域总是间隔存在,高能量的模态在撞击之前出现较大面积的高幅值的压力脉动区域,而相对能量较低的模态的主要的脉动区域愈加远离撞击点,且脉动区域面积缩小。然后使用动态模态分解（Dynamic ... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

二维正弦信号声场(a)100Hz;(b)150Hz;(c)200Hz;(d)a,b,c三信号的叠加

图 2 - 2(a)声场(f=100Hz)的瞬态时刻图; (b)按照能量排序的 POD 特征值Fig. 2 - 2 (a) Profile of noise resource; (b) POD eigenvalues according to energy order.如图 2-3 所示展示了经过 POD 方法计算之后得到的按照特征值大小进行排序的模态，前两个模态保留了声场的完整的信息，往后这些信息逐渐减少，变得不完整。如图

图 2 - 3 前八个 POD 模态Fig. 2 - 3 The first eight POD modes在 POD 计算过程当中可以得到每一个模态的模态系数，这个模态系数是一个随时间变化的向量，可以对模态所对应的系数做傅里叶变换（FFT），如图 2-4 所示，对前

【参考文献】：
期刊论文
[1]二维经验模分解在海洋遥感图像信息分离中的应用[J]. 宋平舰,张杰.  高技术通讯. 2001(09)

博士论文
[1]不可压缩湍流大涡模拟研究[D]. 邓小兵.中国空气动力研究与发展中心 2008



本文编号：2944400