DMD和POD方法对跨声速压气机非定常流场的模态分析

基于时间精确求解法对跨声速轴流式压气机转子NASA Rotor35的三维非定常数值模拟,分别采用动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)和本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)对近失速工况下转子叶尖流场进行模态分析。分析结果表明:DMD方法可以准确提取叶尖流场非定常波动的主要模态结构和较多的高阶谐波模态,且可以判断模态是否具有稳定性;能直接得到模态对应的频率,与压力脉动频谱分析得到的频率吻合。POD方法可以高效提取流场中的主要流动结构,较少的POD模态就占据了流场的主要能量,模态的能量比衰减的很快。通过对POD模态系数进行频谱分析,可以得到对应的频率,但单个模态存在多个频率耦合的现象,且POD方法无法判断所提取模态的稳定性以及对低频模态的分辨提取。1阶DMD模态和POD模态结构一样,反映了时均流动结构;2阶DMD模态和POD模态结构一样,存在相位差,显示了转子周向行波;高阶模态进一步细化补充了流场信息。DMD方法分析跨声速压气机转子叶尖复杂流动更具有优势。