长矩形空腔上可压缩流动不稳定性的展向效应

Yiyang Sun; Kunihiko Taira; Louis N. Cattafesta; Lawrence S. Ukeiley

doi:10.1007/s00162-016-0412-y

长矩形空腔上可压缩流动不稳定性的展向效应

流体动力学 2018-05-04 v1

作者: Yiyang Sun , Kunihiko Taira , Louis N. Cattafesta , Lawrence S. Ukeiley

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摘要

本文在自由流马赫数 $M_\infty=0.6$ 和基于深度的雷诺数 $Re_D=502$ 下，分析了长深比 $L/D=6$ 的矩形空腔上二维 (2D) 和三维 (3D) 可压缩流动的稳定性特性。在本研究中，我们仔细考察了三维性对尾流模式的影响，据报道该模式因大尺度展向涡旋的形成和喷出而表现出高幅值脉动。利用直接数值模拟 (DNS) 和双全局稳定性分析研究了尾流模式的不稳定性特征。使用以时间平均流场为基态的双全局稳定性分析，我们在展向波数 $\beta=0$ 下捕获了尾流模式的全局稳定性特性。为了揭示展向对二维尾流模式的影响，在空腔宽深比 $W/D=1$ 和 $2$ 下进行了三维 DNS。我们发现，在 $W/D=2$ 的较宽展向设置下，三维空腔流动中不存在二维尾流模式，而在空腔后部附近观察到了展向结构。通过双全局稳定性分析对展向波长 $\lambda/D=0.5-2.0$ 的这些三维不稳定性进行了进一步研究，以揭示三维本征模的本征谱。基于二维和三维全局稳定性分析的发现，我们得出结论：三维矩形空腔流动中尾流模式的缺失，是由于动能从展向涡旋释放到由展向不稳定性发展出的流向涡旋结构中所致。

关键词

可压缩流动矩形空腔尾流模式不稳定性双全局稳定性分析直接数值模拟展向效应

引用

@article{arxiv.1805.01037,
  title  = {Spanwise effects on instabilities of compressible flow over a long rectangular cavity},
  author = {Yiyang Sun and Kunihiko Taira and Louis N. Cattafesta and Lawrence S. Ukeiley},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1805.01037},
  year   = {2018}
}

备注

The final publication is available at https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00162-016-0412-y

长矩形空腔上可压缩流动不稳定性的展向效应

摘要

关键词

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