圆弧翼型跨声速流动的动态模态分析
发布时间：2021-04-02 12:46
跨声速翼型的激波周期性自激振荡会给机翼结构带来附加的脉动载荷,从而加剧飞行器表面结构的疲劳损伤。使用动态模态分解（DMD）方法研究了跨声速下绕厚度18%的对称双圆弧翼型的压力脉动场,分析了DMD提取的各阶主模态的频率特征、压力脉动的空间分布以及压力脉动随激波振荡的时间演化过程,并使用DMD模态进行流场重构。结果表明,DMD方法能准确捕捉流场各特征频率的模态,第1阶模态是激波抖振的主频,在激波的自激振荡过程中占主导作用,前7阶模态重构的流场损失函数降低至4%以内,误差主要分布于激波间断处。
【文章来源】：北京航空航天大学学报. 2019,45(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
对称双圆弧翼型壁面及对称面网格Fig．1Symmetriccircular-arcairfoilwalland
北京航空航天大学学报2019年图2壁面压力系数分布Fig．2Wallpressurecoefficientdistribution图3升力系数功率谱密度Fig．3Liftcoefficientpowerspectraldensity4计算结果与讨论4．1DMD分析对所取样本进行DMD分析，得到流场的各阶主模态。图4给出了样本数N=100、200、500下的DMD谱，对应的采样频率分别为1388．9、2777．8、5555．6Hz。随着采样频率升高，捕捉流场特征模态的频率也越高，且样本数200和500的结果趋近，本文取样本数500的结果进行分析。图4中空心方框为本文所取的前5阶模态，其中频率为0的模态为静模态，表征流场的平均特性，其余模态均成对出现，其特征值为共轭复数。所取模态增长率/衰减率均在0附近，说明对流场的非定常发展过程具有持续作用。图5给出了DMD的Ｒitz值以及各阶模态能量与频率关系。各阶模态的特征值均处在单位圆附近，个别模态位于单位圆内，说明所取样本处于准中性稳定状态。以往研究者通常根据模态幅图4频率与增长率/衰减率的关系Fig．4Ｒelationshipoffrequencywithgrowthrate/decayrate图5DMD的Ｒitz值和模态能量与频率关系Fig．5ＲelationshipofＲitzvalueandmodeenergywithfrequencyofDMD值或者模态能量进行排列和选取特定的模态。本文根据后者选取图5中前5阶模态进行分析，各阶模态主频分别为激波自激振荡频率的倍数，对激波的自激振荡起主要作用。8201
北京航空航天大学学报2019年图2壁面压力系数分布Fig．2Wallpressurecoefficientdistribution图3升力系数功率谱密度Fig．3Liftcoefficientpowerspectraldensity4计算结果与讨论4．1DMD分析对所取样本进行DMD分析，得到流场的各阶主模态。图4给出了样本数N=100、200、500下的DMD谱，对应的采样频率分别为1388．9、2777．8、5555．6Hz。随着采样频率升高，捕捉流场特征模态的频率也越高，且样本数200和500的结果趋近，本文取样本数500的结果进行分析。图4中空心方框为本文所取的前5阶模态，其中频率为0的模态为静模态，表征流场的平均特性，其余模态均成对出现，其特征值为共轭复数。所取模态增长率/衰减率均在0附近，说明对流场的非定常发展过程具有持续作用。图5给出了DMD的Ｒitz值以及各阶模态能量与频率关系。各阶模态的特征值均处在单位圆附近，个别模态位于单位圆内，说明所取样本处于准中性稳定状态。以往研究者通常根据模态幅图4频率与增长率/衰减率的关系Fig．4Ｒelationshipoffrequencywithgrowthrate/decayrate图5DMD的Ｒitz值和模态能量与频率关系Fig．5ＲelationshipofＲitzvalueandmodeenergywithfrequencyofDMD值或者模态能量进行排列和选取特定的模态。本文根据后者选取图5中前5阶模态进行分析，各阶模态主频分别为激波自激振荡频率的倍数，对激波的自激振荡起主要作用。8201
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于POD和DMD方法的跨声速抖振模态分析[J]. 寇家庆,张伟伟,高传强. 航空学报. 2016(09)
[2]机翼跨声速抖振研究进展[J]. 张伟伟,高传强,叶正寅. 航空学报. 2015(04)
本文编号：3115302
【文章来源】：北京航空航天大学学报. 2019,45(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
对称双圆弧翼型壁面及对称面网格Fig．1Symmetriccircular-arcairfoilwalland
北京航空航天大学学报2019年图2壁面压力系数分布Fig．2Wallpressurecoefficientdistribution图3升力系数功率谱密度Fig．3Liftcoefficientpowerspectraldensity4计算结果与讨论4．1DMD分析对所取样本进行DMD分析，得到流场的各阶主模态。图4给出了样本数N=100、200、500下的DMD谱，对应的采样频率分别为1388．9、2777．8、5555．6Hz。随着采样频率升高，捕捉流场特征模态的频率也越高，且样本数200和500的结果趋近，本文取样本数500的结果进行分析。图4中空心方框为本文所取的前5阶模态，其中频率为0的模态为静模态，表征流场的平均特性，其余模态均成对出现，其特征值为共轭复数。所取模态增长率/衰减率均在0附近，说明对流场的非定常发展过程具有持续作用。图5给出了DMD的Ｒitz值以及各阶模态能量与频率关系。各阶模态的特征值均处在单位圆附近，个别模态位于单位圆内，说明所取样本处于准中性稳定状态。以往研究者通常根据模态幅图4频率与增长率/衰减率的关系Fig．4Ｒelationshipoffrequencywithgrowthrate/decayrate图5DMD的Ｒitz值和模态能量与频率关系Fig．5ＲelationshipofＲitzvalueandmodeenergywithfrequencyofDMD值或者模态能量进行排列和选取特定的模态。本文根据后者选取图5中前5阶模态进行分析，各阶模态主频分别为激波自激振荡频率的倍数，对激波的自激振荡起主要作用。8201
北京航空航天大学学报2019年图2壁面压力系数分布Fig．2Wallpressurecoefficientdistribution图3升力系数功率谱密度Fig．3Liftcoefficientpowerspectraldensity4计算结果与讨论4．1DMD分析对所取样本进行DMD分析，得到流场的各阶主模态。图4给出了样本数N=100、200、500下的DMD谱，对应的采样频率分别为1388．9、2777．8、5555．6Hz。随着采样频率升高，捕捉流场特征模态的频率也越高，且样本数200和500的结果趋近，本文取样本数500的结果进行分析。图4中空心方框为本文所取的前5阶模态，其中频率为0的模态为静模态，表征流场的平均特性，其余模态均成对出现，其特征值为共轭复数。所取模态增长率/衰减率均在0附近，说明对流场的非定常发展过程具有持续作用。图5给出了DMD的Ｒitz值以及各阶模态能量与频率关系。各阶模态的特征值均处在单位圆附近，个别模态位于单位圆内，说明所取样本处于准中性稳定状态。以往研究者通常根据模态幅图4频率与增长率/衰减率的关系Fig．4Ｒelationshipoffrequencywithgrowthrate/decayrate图5DMD的Ｒitz值和模态能量与频率关系Fig．5ＲelationshipofＲitzvalueandmodeenergywithfrequencyofDMD值或者模态能量进行排列和选取特定的模态。本文根据后者选取图5中前5阶模态进行分析，各阶模态主频分别为激波自激振荡频率的倍数，对激波的自激振荡起主要作用。8201
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于POD和DMD方法的跨声速抖振模态分析[J]. 寇家庆,张伟伟,高传强. 航空学报. 2016(09)
[2]机翼跨声速抖振研究进展[J]. 张伟伟,高传强,叶正寅. 航空学报. 2015(04)
本文编号：3115302
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