超声速反应剪切层中斜冲击波诱导流动动力学的模态分析

高速可压缩流动中高效混合对于喷气发动机的运行至关重要，冲击波相互作用可显著增强混合效果。本研究采用直接数值模拟（DNS）全面考察斜冲击波与空间演化湍流混合层的相互作用，分别分析惰性和反应（氢气-空气燃烧）情况。利用流式动态模式分解（sDMD），我们分析了四种配置：惰性和反应剪切层，均有或无冲击波作用（$\mathrm{Ma}_c = 0.48$）。我们评估了时间模式增长率、涡旋厚度的演化，以及主导 DMD 模式的空间结构，以阐明冲击波和热释放如何协同影响流动稳定性、混合及其内在一致性动力学。结果表明，斜冲击波显著放大克莱因-赫尔曼不稳定性，激发更广谱的不稳定时间模式，并加速涡旋厚度的生长。燃烧引起的热释放进一步修改了这一响应，导致能量在 DMD 模式之间重新分配，表明其与冲击波动力学存在复杂耦合，特别是在高频模式的增强以及空间结构的改变方面。模态分析识别了与冲击波和燃烧效应相关的不同频率带，并刻画了主导空间模式，为控制和提高高速推进流动中的混合提供了更精细的见解。