飞行对湍流射流的影响：相干结构提取与预解分析
流体动力学
2023-11-10 v1
摘要
我们研究了受飞行流作用的亚声速湍流射流中的相干结构。Maia 等人（2023）最近对飞行流对湍流场的影响进行了详尽刻画，并观察到在宽频范围与方位角波数下起伏能量的衰减。Kelvin-Helmholtz、Orr 与 lift-up 机制均被证明受到飞行流的削弱。本文在该研究基础上拓展，采用全局预解分析对飞行中射流动力学的变化进行建模。研究发现，预解模型能正确捕捉飞行流对相干结构动力学的主要影响，这些相干结构通过谱 proper orthogonal decomposition（SPOD，谱本征正交分解）从大涡模拟数据库中提取。三个值得注意的修正为：承载大部分起伏能量的低频条带/Orr 结构被阻尼；在模态不稳定性机制占优的频率处，射流的低秩特性退化；以及在极低 Strouhal 数下秩的降低。后一效应由预解分析所预测的更大增益分离所支撑，其源于相关流动结构波长的减小。这导致由 lift-up 机制生成的条带结构相对主导性更清晰，尽管该机制相对于静止射流已被削弱。
引用
@article{arxiv.2311.05072,
title = {The effect of flight on a turbulent jet: coherent structure eduction and resolvent analysis},
author = {Igor A. Maia and Liam Heidt and Ethan Pickering and Tim Colonius and Peter Jordan and Guillaume Brès},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.05072},
year = {2023}
}