基于本征模态修正的POD法在风场重建中的应用

POD法是风工程中常用的风场重建方法,但是在重建过程中,部分重建测点风压时程的方差与风洞试验数据相比会有140%以上的偏差。通过分析某高层建筑风洞试验的刚性模型测压试验数据,首先对结构表面风场进行POD时域分解,然后对主坐标进行频域分析,结果表明前3阶主坐标及其对应的本征模态值对重建风压时程的方差值起到91%以上的作用,其中第1阶主坐标的作用超过58%。最后以试验风压时程的方差值为目标,通过修正第1阶本征模态值,对偏差较大测点的风压场重建进行改进,使重建风场的方差值与实际风场方差值的差距缩小到10%以内。

基于动响应数据特征的桥梁结构损伤识别

介绍了本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)的基本原理,探讨了POD在桥梁结构损伤识别中的应用。提出了基于动响应数据特征的桥梁结构损伤识别方法,该识别方法基于POD技术对桥梁结构在不同位置、不同时刻收集到的位移快照矩阵(Snapshot Matrix)进行本征正交分解,得到结构的本征正交模态(POMs),进而构造出损伤指标来识别结构的损伤位置及程度,实现了对桥梁结构损伤的多工况识别。并以保定黄花沟桥为例,通过数值模拟试验,验证了该方法的有效性,结果表明POD能够从空心板桥结构的振动响应数据中提取出结构的本质特征,并且提取过程简单、快捷,可为桥梁结构提供一种有效的损伤识别方法。

基于Q-POD的脉动背压下压气机流场特性

针对一台自由活塞发动机(FPEG)匹配的电动压气机,研究了脉动背压条件下压气机的瞬态特性,并将脉动背压和稳定背压工况进行对比,揭示了压气机内部不同形成机理的非定常特征.采用四重本征正交模态分解(Q-POD)法,对压气机非定常流场进行了降阶重构.基于局部熵产率,对分解后的四重流场结构逐一分析,量化并定位了压气机非定常流动中的不可逆损失.结果表明:有/无脉动背压的熵产差异在叶轮中接近17%,在压壳中仅为1%.叶轮中的大尺度结构扰动耗散熵产占主导,扩压器中直接湍流耗散熵产占比超过92%.脉动背压通过改变压气机中大尺度相干结构进而影响瞬时流场结构.大尺度涡结构在环形通道内周向发展是造成扩压器中不可逆损失的主要因素.

基于POD方法的跨声速轴流压气机转子叶顶间隙流场分析

以跨声速轴流压气机转子NASA Rotor 36为对象,研究了叶顶间隙流场的非定常流动特性。在数值模拟结果的基础上,采用本征正交分解(POD)方法获取POD模态和时间系数分布规律,进一步分析了近失速工况下叶顶间隙流场的流动特性。结果表明:在近失速工况下,叶顶间隙流场的主导频率为叶顶泄漏涡频率,约为0.6倍转子通过频率;能量较高的POD模态决定了叶顶泄漏涡的波动频率和幅值,低能量的高阶涡则影响流场的细微结构;同时发现,前5阶POD模态就可以很好地重构流场,这为低阶模型的应用提供了一定的理论指导。