Экспериментальное исследование динамики когерентных структур в затопленной струе при периодичном воздействии

Исследуется динамика когерентных структур, а также их размеры и интенсивность, на начальном участке затопленной круглой струи при периодичном возмущении начальной скорости потока с использованием оптического метода Particle Image Velocimetry (PIV) для измерения полей мгновенной скорости и статистического метода Dynamic Mode Decomposition (DMD). PIV измерения проводились с частотой 1,1 кГц. Применение метода DMD к набору измеренных полей скорости позволило определить характерные частоты турбулентных пульсаций, содержащихся в DMD спектре, для различных областей потока и проанализировать масштабы соответствующих этим частотам пространственных когерентных структур, содержащихся в DMD модах. Дополнительные расчеты спектров турбулентных пульсаций показали хорошее совпадение частот главных гармоник с характерными частотами доминирующих DMD мод. Суперпозиция динамических мод DMD разложения позволила приближенно описать процесс нелинейного взаимодействия когерентных структур различного масштаба: формирование вихрей, их квазипериодичное попарное объединение с модуляцией амплитуды образующихся гармоник. 

Ключевые слова:
турбулентная осесимметричная струя, периодическое воздействие, когерентные структуры, динамика вихрей, Particle Image Velocimetry, Dynamic Mode Decomposition
Источник финансирования:
Работа выполнена при финансировании Правительства Российской Федерации (грант № 11.G34.31.0035 для поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских вузах и федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы)
УДК 532.517.4; 532.525.2; 532.522.2; 533.69.048