通过鞍点轨迹统计分析确定热声不稳定控制的最优位置
流体动力学
2024-08-19 v2
摘要
我们提出一种拉格朗日相干结构（LCS）框架，以实现对热声不稳定性期间产生的纯音噪声的被动开环控制。实验在处于热声不稳定性状态的实验室尺度钝体稳燃湍流燃烧器中进行。我们对流场使用动态模态分解（DMD）以识别声频率占优的动力学区域。我们发现，燃烧器后向台阶分离出的剪切层包裹了外回流区（ORZ）中的一个柱形涡，该涡在热声不稳定性期间最终撞击燃烧器顶壁。我们追踪该剪切层中自后向台阶涌现的鞍点跨越数个声学周期。随后，通过注入一股稳态二次空气流瞄准统计意义上鞍点耗费大部分时间的已识别最优位置，制定被动控制策略。实施控制作用后，也使用 LCS 分析所得流场以理解流动动力学的关键差异。我们发现，控制作用后，自突扩平面涌现的剪切层偏转至几乎平行于燃烧器轴线的方向。该偏转进而阻止剪切层包裹涡并撞击燃烧器壁面，导致所产生的声音振幅急剧降低。
引用
@article{arxiv.2308.14261,
title = {Identifying optimal location for control of thermoacoustic instability through statistical analysis of saddle point trajectories},
author = {C. P. Premchand and Abin Krishnan and Manikandan Raghunathan and Midhun Raghunath and Reeja K. V. and R. I. Sujith and Vineeth Nair},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.14261},
year = {2024}
}