可压缩层流与湍流空腔流的预解分析

本工作展示了利用预解分析来获取开空腔流的物理洞察。预解分析在给定的稳态基态下，通过响应和强迫模态以及放大增益，识别流动对谐波强迫的响应。响应和强迫模态揭示了与该放大过程相关的空间结构。在本研究中，我们对展向周期设置下、长度-深度比 $L/D=6$、自由流马赫数 $M_\infty=0.6$ 的矩形空腔上的层流和湍流均进行了预解分析。基于基态的主导不稳定性，向预解分析引入一个折扣参数，以考察有限时间窗内的谐波特性。我们首先揭示了底层流动物理，并解释了 $Re_D = 502$ 层流中的发现。这些来自层流的发现被扩展到一个更实际的、雷诺数高得多的 $Re_D = 10^4$ 空腔流例子。层流和湍流空腔流的响应和强迫模态特征与层流分析中的空间结构相似。我们进一步发现，湍流中流动响应的能量大幅放大与高频相关，而层流情况对低频激励更为敏感。这些来自预解分析的发现为流动控制研究在作动器与传感器参数选择和布置方面提供了宝贵洞察。