泵喷推进潜航器尾流场的模态分解与重构研究OA

为探索泵喷推进器尾部喷流的非稳态流动特征及演变机制,基于DES模型数值模拟结果,利用动态模态分解方法对不同巡航状态下的泵喷尾部喷流流场进行分解及重构研究。通过对比数值模拟与试验数据,发现推力性能平均误差为6.6%,验证了模型的有效性。结果表明,泵喷尾部喷流流场可以分解为能量与频率不同的流动特征,前5阶模态占总能量比例超过99.9%,频率为零的基本模态代表了非定常流场的稳态结构,反映出不同航速和转子转速下泵喷推进尾流场的稳态流场特征,其他主要模态揭示了尾流中高能流体团的发展过程对尾流流束的影响;通过动态模态分解方法能够有效实现高维多尺度流场的低维近似,重构误差分别为4.5%(低航速)、5.3%(中航速)和4.4%(高航速),反映复杂流场的非定常特性;随着航速增加,能量越来越集中于少数主要模态,1阶模态占总能量比例逐渐递增,低航速约95.2%,中航速约97.6%,高航速约98.9%;模态系数周期增加,流场稳定性增强,1阶模态尾流流束波动减小,速度变化更加均匀。研究可为泵喷推进器的结构优化设计、尾流场稳定性控制提供理论依据。