建模涡流热声系统中不同变量相互作用的影响
流体动力学
2025-11-21 v1
摘要
约束于管道中的湍流反应流动常遭遇热声不稳定，这种状态表现为流动、火焰与声波扰动之间的正反馈，导致声压和总热释放率波动出现灾难性大幅振荡动力学。对局部相互作用与在此类空间扩展复杂系统中全局秩序涌现之间的相互作用进行建模极具挑战性。本文提出一种新型简化模型，用以捕捉局部相互作用对表现出全局秩序涌现变量的影响。我们将每个表现出全局振荡不稳定的变量表示为具有三次非线性的振子。该振子由代表子系统相互作用对全局行为整体影响的强迫项驱动。该强迫项本质上耦合了局部相互作用与全局涌现动力学。此外，子系统间相互作用对各变量行为的影响各不相同。因此，我们针对每个变量运用不同的强迫项，灵感来源于系统中物理相互作用。代表声波和热释放率振荡的非线性振子分别采用Wiener过程和Markov调制泊松过程进行驱动。通过此方法，我们能够再现(i)在混沌动力学期间声压波动的多 fractal 特征，(ii)通过实验观察到的尺度律行为从混沌向秩序过渡时失去多 fractal 性质，以及(iii)热释放率动力学中出现周期性和分岔。
引用
@article{arxiv.2511.15751,
title = {Modeling the influence of interactions on different variables in a turbulent thermoacoustic system},
author = {Aneesh Srivatsa and Shruti Tandon and Andrea Elizabeth Biju and Norbert Marwan and Juergen Kurths and R. I. Sujith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.15751},
year = {2025}
}