通过拉格朗日鞍点分析控制热声不稳定性
摘要：通过使用拉格朗日相干结构（Lagrangian Coherent Structures，LCS）的框架，我们阐明了剪切层和相干结构，以了解热声不稳定性中声音音调产生的机制。我们在一个悬挂体稳定的湍流燃烧器上进行了实验，在热声不稳定状态下。我们利用动态模式分解（Dynamic Mode Decomposition，DMD）对流场进行处理，以识别声频占优势的动态区域。我们发现从燃烧器的后向面的分离剪切层包络着外部回流区域（ORZ）中的一个圆柱涡旋，并在热声不稳定时期最终撞击燃烧器顶壁。产生音调是由于这个剪切层与从悬挂体前缘出现的剪切层同步运动，导致流体周期性地在它们之间被挤压和扩展。为了以最佳方式解除振荡，我们跟踪了在几个声学周期内从后向面出现的剪切层中的拉格朗日鞍点。然后，通过向识别出的最佳位置注入稳定的二次气流，我们开发了一种被动控制策略。实施了控制措施后，使用LCS分析了流场，以了解流动动力学的关键差异。我们发现控制措施后从转向平面出现的剪切层所偏转的方向几乎与燃烧器轴线平行。这种偏转反过来阻止了剪切层包围涡旋并撞击燃烧器壁，从而大幅减小了声场的幅度。
作者：C.P. Premchand, Abin Krishnan, Manikandan Raghunathan, Midhun Raghunath, Reeja K.V., R. I. Sujith and Vineeth Nair
论文ID：2308.14261
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-29