可压缩开放空腔流动的双全局不稳定性
流体动力学
2017-10-11 v1
摘要
采用直接数值模拟和双全局稳定性分析，研究了长深比和6的矩形空腔的可压缩展向周期开放空腔流动的稳定性特性。本研究考察了在可压缩性起重要作用的亚声速和跨声速条件下，层流区相对于稳定/非稳定定常状态的不稳定性行为。观察到马赫数增加在亚声速区使流动失稳，在跨声速区使流动稳定。进行了双全局稳定性分析，以提取关于二维定常状态的给定展向波长的二维和三维特征模态。二维特征模态的性质与二维非线性模拟中观察到的性质吻合良好。在三维特征模态分析中，发现马赫数增加使主导三维特征模态稳定。对于的短空腔，三维特征模态主要源于离心不稳定性。对于的长空腔，出现了其他类型的特征模态，其结构从空腔后部延伸至中部。在下进行了选定数量的三维直接数值模拟。对于，三维非线性流动中存在的三维结构的性质与线性稳定性分析所得结果密切对应。然而，对于，由于沿空腔长度发展的强非线性，在三维直接数值模拟中无法清晰观察到三维特征模态。此外，注意到流动的三维性有助于缓解长空腔的剧烈振荡。本文的分析可为设计有效的流动控制策略以抑制可压缩开放空腔流动中不利的气动力和压力脉动提供有价值的见解。
引用
@article{arxiv.1706.00300,
title = {Biglobal instabilities of compressible open-cavity flows},
author = {Y. Sun and K. Taira and L. N. Cattafesta and L. S. Ukeiley},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.00300},
year = {2017}
}