利用阴影成像和模态分析对横向流中声致氦射流的实验研究
流体动力学
2025-09-30 v1
摘要
本研究对横向空气中的氦射流进行了实验研究，旨在理解声致强迫对射流行为和混合的影响。研究了未强迫和正弦强迫射流。使用高速阴影成像技术捕捉瞬时射流图像。这些图像进一步通过proper正交分解（POD）算法进行处理，以提供时空行为方面的见解。Schlieren成像测速（SIV）也用于理解射流夹带并识别低速和高速区域。此外，采用界面追踪方法获取近喷嘴和远场位置的界面位置振荡。通过对这些振荡进行快速傅里叶变换（FFT）获得能谱。在不同射流与横向流速度比（R）下观察未强迫射流，发现射流穿透深度随R增大而增大。未强迫情况呈现宽带谱，表明不存在任何主导频率，最低速度比情况除外。未强迫情况中的不稳定性仅限于剪切层振荡。对于强迫情况，记录到与强迫频率（以及偶尔的谐波）对应的清晰主导频率。观察到强迫函数的影响并非对所有频率都相同，射流对高频强迫的响应比低频强迫显著得多。通过图像分析、界面追踪、POD和SIV详细比较了两种典型情况，以突出频率响应的影响。
引用
@article{arxiv.2509.24035,
title = {Experimental Investigation of Acoustically Forced Helium Jet in Crossflow Using Shadowgraphy and Modal Analysis},
author = {Ankur Kumar and Sita Ram Sahu and Narsing K Jha and Anubhav Sinha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.24035},
year = {2025}
}