基于模态分解的液环泵喷射器内非定常流动分析

摘要：

为分析液环泵喷射器内复杂高速射流流场的瞬态流动特性,揭示射流尾迹涡脱落及激波自激振荡频率特征,该研究基于大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)数值模拟采用动态模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)和谱本征正交分解(Spectral Proper Orthogonal Decomposition,SPOD)方法对射流拟序结构进行时空解耦,对比分析2种模态分解方法在射流流动特征提取的差异性.研究结果表明,喷射器射流剪切层在与激波的干涉作用下呈现周期性振荡现象,且随着射流的演化其尾缘逐渐形成周期性脱落的尾迹涡.DMD和谱本征正交分解SPOD方法均能实现高速射流流场的解耦,且能够获得时空单频相干特征结构.主导频率1250 Hz时,密度场DMD和SPOD 1阶模态均能反映激波及其与射流剪切层相互干扰形成的激波串结构特征;频率18000 Hz时,DMD和SPOD动态模态则表征了射流尾缘周期性脱落的尾迹涡特征.相较于DMD方法,SPOD方法精准获取时空单频动态模态的同时能够反映出湍流射流的演变特征,而且有效避免了DMD基模态筛选时存在的不足.该研究基于LES数值模拟结果采用特征分解方法对喷射器内非定常流场进行了特征分解,为深入探索液环泵喷射器内复杂多物理耦合场奠定基础.

关键词：模态、频率、液环泵喷射器、SPOD、DMD、激波

所属期刊栏目：38

分类号：TH38(泵)

资助基金：甘肃省重点研发计划;国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-02-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：16-23