垂直棒棍/机翼相互作用：基于SPOD和声束分析的麦克风阵列与TR-PIV洞察
流体动力学
2025-11-12 v2
摘要
本文考察了圆形棒和机翼置于棒的尾流中且垂直于棒所产生的声学和速度场。同时使用麦克风阵列和时间分辨粒子图像光学测速（TR-PIV）进行测量。通过声谱和麦克风信号与三个速度分量之间的相干性来表征相互作用。使用基于湍流动能（SPOD-u）或基于压力（SPOD-p）的范数来识别相干结构。SPOD-p的一个优势是它识别与大量声能相关的速度模式。能量峰值出现在基于棒直径和自由流速的St ≈ 0.2和0.4--Strouhal数。At St ≈ 0.2，主导特征是来自棒的von Kármán涡旋 shedding。At St ≈ 0.4，来自棒尾流冲击机翼前缘的波列结构被rank-1 SPOD-p模式捕获，u2分量（相对于机翼的上升/下升）的相干性水平达到60%。该结构也出现在St ≈ 0.2，但作为rank-2 SPOD-p模式。模式切换在St ≈ 0.3附近发生：该值以下，rank-1模式对应于von Kármán shedding（圆柱分支），该值以上，rank-1模式跟踪机翼与棒尾流的相互作用（机翼分支）。也通过基于SPOD-p模式的低秩交叉谱矩阵进行声束分析识别了这两个分支。
引用
@article{arxiv.2507.16664,
title = {Perpendicular rod wake/aerofoil interaction: microphone array and TR-PIV insights via SPOD and beamforming analysis},
author = {Filipe Ramos do Amaral and Marios Ioannis Spiropoulos and Florent Margnat and David Marx and Vincent Valeu and Peter Jordan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.16664},
year = {2025}
}
备注
42 pages, 21 figures