不同叶尖速比下转子模型近尾流中相干模态间的能量交换

本文结合新的粒子图像测速（PIV）实验与 Biswas 和 Buxton (2024) 的数据，研究了转子尾流中各种相干模态的时空特性。我们对获取的速度场进行多尺度三重分解以提取相干模态，随后利用 Baj 和 Buxton (2017) 开发的多尺度三重分解相干动能预算，研究了流向和流出这些模态的能量交换。研究发现，构成叶尖涡系的不同频率（如叶片通过频率、涡轮旋转频率及其谐波）由不同的源激发，例如来自平均流的产生项或非线性三波相互作用，或两者兼有，这与 Biswas 等人 (2022) 讨论的一次、二次或混合模态类似。事实上，叶尖涡系形成了一个复杂的非线性三波能量转移网络，其性质和量级取决于 $\lambda$。另一方面，与机舱或塔架脱落及尾流摆动相关的模态主要被平均流激发。我们表明，叶尖涡系主要通过涡轮旋转频率与平均流交换能量。事实上，该系统在下游某处通过涡轮旋转频率将能量转移回平均流，标志着尾流恢复的起始位置 ($x_{wr}$)。研究表明，$x_{wr}$ 随 $\lambda$ 的增加而减小，这是由于在较高的 $\lambda$ 下叶尖涡的相互作用更强且合并更早。