基于大涡模拟的射流啸叫共振分析
流体动力学
2023-04-04 v1
摘要
利用在三个喷管压力比下针对 4:1 矩形欠膨胀射流经实验验证的大涡模拟数据，研究了啸叫共振。该分析使用谱本征正交分解 (SPOD) 与空间互相关来刻画啸叫基频下射流中反向传播的波。结果支持了近期将啸叫视为绝对不稳定的理论框架，并进一步揭示了啸叫产生中各独立过程的空间分离。从领先阶 SPOD 模态中，观察到导向射流模态为啸叫闭合机制而非外部声学反馈的直接证据。空间波数的匹配表明导向射流模态是通过 Kelvin-Helmholtz 波与激波胞之间的相互作用产生的。反向传播波的能量展示了相干结构在流向方向上的空间全局与非周期行为。波能量之比通过将下游方向的能量传播速率与上游方向进行比较，识别出啸叫产生中发生不同过程的区域。这些不同区域对应于初始剪切层感受性、发声、导向射流模态激发与相干性衰减。领先阶 SPOD 模态还使得 Lighthill 应力张量的近似成为可能，并允许利用声学类比公式精确计算远场啸叫音调振幅。当前发现为未来建立基于物理的啸叫振幅预测降阶模型提供了见解。
引用
@article{arxiv.2304.00665,
title = {Analysis of Resonance in Jet Screech with Large-Eddy Simulations},
author = {Gao Jun Wu and Sanjiva K. Lele and Jinah Jeun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.00665},
year = {2023}
}