The 7th National Conference on Computational Mechanics of Granular Materials in conjunction with The 4th International Symposium on Computational Particle Technology (CMGM-2024 & CPT-2024)

单涡类龙卷风涡漂移研究类龙卷风作为一种具有与龙卷风相似流场结构与动力学特征的柱状旋转流场，广泛存在于风结构工程的龙卷风模拟器、大气污染控制工程的旋风分离器、能源与动力工程的航空发动机等诸多领域。单涡流场中涡旋运动与涡漂移运动的叠加，致使在分析流场不稳定性特征难以入手。基于龙卷风模拟器生成的单涡流场，通过粒子图像测速技术（Particle image velocity measurement，PIV）获取流场速度信息，引入动态模态分解方法（Dynamic Mode Decomposition，DMD）对单涡类龙卷风流场进行相干结构解耦与动态模态分析，深入发掘各阶主要模态与相干结构的联系及其对流场的作用机理。结果表明，单涡流场的主要模态为1阶模态（时均模态）、2&3阶共轭模态（涡漂移主导模态）。其中，1阶模态代表旋转流场的主涡旋运动，在整体流场中占据绝对主导地位。2&3阶共轭模态为涡漂移运动中持续存在的周期性速度波动，为单涡流场贡献了最重要的速度脉动。更进一步地，对2&3阶共轭模态进行亥姆霍兹速度分解与Q准则分析，发现此阶模态存在着同时蕴含旋转、剪切速度的主流运动，且其主要影响时均涡核区域。

类龙卷风涡，动态模态分解，涡漂移，实验流体力学，粒子图像测速技术