用于串列海豹胡须柱尾迹流场分析的降阶模型方法

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (11) : 164 -176.

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摘要

针对高雷诺数下串列海豹胡须柱杆件周围流场的高维特性导致流动结构识别困难的问题，采用谱本征正交分解(SPOD)和基于聚类分析(CROM)的降阶模型方法，通过数值仿真对其尾迹流场进行降阶分析，采用模态分解与流场重构得到简化流场，识别其主要流动特征，并与具有相同特征长度的串列圆柱以及串列椭圆柱杆件周围流场进行对比。结果表明：串列圆柱和串列椭圆柱尾迹中均存在能量占比较高的卡门涡街拟序结构，主导着尾迹流场的发展与输运；串列海豹胡须柱工况中各杆件上、下鞍面形成反相涡脱落结构，上、下游杆件尾迹内未出现大尺度拟序结构，模态分解中未出现能量占比较高的相干结构，涡脱落不规则，涡旋波动强度减弱，尾迹稳定性增强；不同于串列圆柱的单一方向循环回路，串列海豹胡须柱流场中形成了从主回路发散出的次级回路，上、下游杆件之间涡脱落存在同相与反相的相互转换，尾迹振荡得到有效抑制。该研究结果可为串列海豹胡须柱杆件应用于工程领域气动减阻和气动噪声控制提供参考。