基于多尺度时间约束动态模态分解的流场降解建模方法

【作者】 陈高嘉； 曾丽芳； 黎军； 邵雪明； 冯潮；

【机构】 浙江大学；

【摘要】 动态模态分解(DMD)作为一种数据驱动的模态提取方法,广泛应用于复杂流场的降阶建模与非定常特性分析。然而,传统DMD仅基于单一时间尺度快照构建数据矩阵,难以有效捕捉频率变化剧烈、时空多尺度特征显著的流动现象,且模态频率易出现震荡现象,导致模态演化缺乏一致性和物理可解释性。针对上述问题,本文提出了一种多尺度时间约束动态模态分解方法(Multi-Scale Time-Constrained Dynamic Mode Decomposition,MT-DMD)。在快照矩阵构建阶段引入多步长联合采样策略,拼接生成扩展时空快照矩阵,从而提升时间尺度分辨率,增强对低频与高频模态的同步捕捉能力;在特征模态求解阶段,设计了频率平滑性正则项,通过对相邻模态频率的差值进行约束,有效抑制了模态频率震荡,使模态频率分布更加平滑、连续。结果表明,MT-DMD可实现流场中多时间尺度特征的同步提取。最后,本文将MT-DMD应用于跨声速条件下NACA0012翼型出现抖振时复杂流场的动态模态提取,准确捕捉了非定常流场的演化特征,为流动不稳定性问题的分析提供了有效的建模工具。更多还原