跨聲速翼型的激波周期性自激振蕩會給機(jī)翼結(jié)構(gòu)帶來附加的脈動載荷,從而加劇飛行器表面結(jié)構(gòu)的疲勞損傷。使用動態(tài)模態(tài)分解（DMD）方法研究了跨聲速下繞厚度18%的對稱雙圓弧翼型的壓力脈動場,分析了DMD提取的各階主模態(tài)的頻率特征、壓力脈動的空間分布以及壓力脈動隨激波振蕩的時間演化過程,并使用DMD模態(tài)進(jìn)行流場重構(gòu)。結(jié)果表明,DMD方法能準(zhǔn)確捕捉流場各特征頻率的模態(tài),第1階模態(tài)是激波抖振的主頻,在激波的自激振蕩過程中占主導(dǎo)作用,前7階模態(tài)重構(gòu)的流場損失函數(shù)降低至4%以內(nèi),誤差主要分布于激波間斷處。 

【文章來源】：北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2019,45(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

對稱雙圓弧翼型壁面及對稱面網(wǎng)格Fig．1Symmetriccircular-arcairfoilwalland

北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)2019年圖2壁面壓力系數(shù)分布Fig．2Wallpressurecoefficientdistribution圖3升力系數(shù)功率譜密度Fig．3Liftcoefficientpowerspectraldensity4計(jì)算結(jié)果與討論4．1DMD分析對所取樣本進(jìn)行DMD分析，得到流場的各階主模態(tài)。圖4給出了樣本數(shù)N=100、200、500下的DMD譜，對應(yīng)的采樣頻率分別為1388．9、2777．8、5555．6Hz。隨著采樣頻率升高，捕捉流場特征模態(tài)的頻率也越高，且樣本數(shù)200和500的結(jié)果趨近，本文取樣本數(shù)500的結(jié)果進(jìn)行分析。圖4中空心方框?yàn)楸疚乃〉那?階模態(tài)，其中頻率為0的模態(tài)為靜模態(tài)，表征流場的平均特性，其余模態(tài)均成對出現(xiàn)，其特征值為共軛復(fù)數(shù)。所取模態(tài)增長率/衰減率均在0附近，說明對流場的非定常發(fā)展過程具有持續(xù)作用。圖5給出了DMD的Ｒitz值以及各階模態(tài)能量與頻率關(guān)系。各階模態(tài)的特征值均處在單位圓附近，個別模態(tài)位于單位圓內(nèi)，說明所取樣本處于準(zhǔn)中性穩(wěn)定狀態(tài)。以往研究者通常根據(jù)模態(tài)幅圖4頻率與增長率/衰減率的關(guān)系Fig．4Ｒelationshipoffrequencywithgrowthrate/decayrate圖5DMD的Ｒitz值和模態(tài)能量與頻率關(guān)系Fig．5ＲelationshipofＲitzvalueandmodeenergywithfrequencyofDMD值或者模態(tài)能量進(jìn)行排列和選取特定的模態(tài)。本文根據(jù)后者選取圖5中前5階模態(tài)進(jìn)行分析，各階模態(tài)主頻分別為激波自激振蕩頻率的倍數(shù)，對激波的自激振蕩起主要作用。8201

北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)2019年圖2壁面壓力系數(shù)分布Fig．2Wallpressurecoefficientdistribution圖3升力系數(shù)功率譜密度Fig．3Liftcoefficientpowerspectraldensity4計(jì)算結(jié)果與討論4．1DMD分析對所取樣本進(jìn)行DMD分析，得到流場的各階主模態(tài)。圖4給出了樣本數(shù)N=100、200、500下的DMD譜，對應(yīng)的采樣頻率分別為1388．9、2777．8、5555．6Hz。隨著采樣頻率升高，捕捉流場特征模態(tài)的頻率也越高，且樣本數(shù)200和500的結(jié)果趨近，本文取樣本數(shù)500的結(jié)果進(jìn)行分析。圖4中空心方框?yàn)楸疚乃〉那?階模態(tài)，其中頻率為0的模態(tài)為靜模態(tài)，表征流場的平均特性，其余模態(tài)均成對出現(xiàn)，其特征值為共軛復(fù)數(shù)。所取模態(tài)增長率/衰減率均在0附近，說明對流場的非定常發(fā)展過程具有持續(xù)作用。圖5給出了DMD的Ｒitz值以及各階模態(tài)能量與頻率關(guān)系。各階模態(tài)的特征值均處在單位圓附近，個別模態(tài)位于單位圓內(nèi)，說明所取樣本處于準(zhǔn)中性穩(wěn)定狀態(tài)。以往研究者通常根據(jù)模態(tài)幅圖4頻率與增長率/衰減率的關(guān)系Fig．4Ｒelationshipoffrequencywithgrowthrate/decayrate圖5DMD的Ｒitz值和模態(tài)能量與頻率關(guān)系Fig．5ＲelationshipofＲitzvalueandmodeenergywithfrequencyofDMD值或者模態(tài)能量進(jìn)行排列和選取特定的模態(tài)。本文根據(jù)后者選取圖5中前5階模態(tài)進(jìn)行分析，各階模態(tài)主頻分別為激波自激振蕩頻率的倍數(shù)，對激波的自激振蕩起主要作用。8201

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于POD和DMD方法的跨聲速抖振模態(tài)分析[J]. 寇家慶,張偉偉,高傳強(qiáng).  航空學(xué)報(bào). 2016(09)
[2]機(jī)翼跨聲速抖振研究進(jìn)展[J]. 張偉偉,高傳強(qiáng),葉正寅.  航空學(xué)報(bào). 2015(04)



本文編號：3115302