湍流热声转变的平均场同步模型

在湍流燃烧系统中观测到的热声不稳定性具有灾难性后果，并且以难以建模、预测和控制而著称。本文引入一种热声转变的平均场模型，其中非线性火焰响应被建模为一组相位振荡器的振幅加权响应，这些振荡器受约束以声学波动的节奏集体演化。从与相位振荡器耦合的声波方程出发，我们推导出振幅和相位的演化方程并得到极限环解。我们表明该模型捕捉到了在不同燃烧室中观测到的向热声不稳定性的突变和连续转变。我们通过使用参数优化从实验数据估计模型参数，获得对模型的定量认识。重要的是，我们的方法解释了热声不稳定性转变背后的时空同步与图样形成，同时封装了去同步、嵌合体以及全局相同步的统计特性。我们进一步利用该模型表明，湍流燃烧室中向极限环振荡的连续和突变转变分别对应于二阶和一级同步转变。本公式提供了一个高度可解释的热声转变模型：导致极限环振荡的经验分岔参数的变化等同于相位振荡器耦合强度的增加，从而促进全局相同步。该模型在捕捉不同类型转变和图样形成状态方面的通用性，凸显了将本模型推广到热声学之外广泛流体动力学现象的可能性。