韦开君，吴 晴，刘立超

(中国电子科技集团公司第三十八研究所 浮空平台部，合肥 230088)

0 引言

圆柱扰流作为流体力学中的经典问题之一，在化工、建筑、水利、海洋等众多工程领域都有非常重大的研究意义。国内外学者通过实验和数值模拟的方法对圆柱扰流问题进行了大量研究，研究结果显示，尽管流体在经过圆柱后，会产生流动分离、涡脱落以及尾迹相互作用等一系列复杂的流动现象，但其基本特点是存在较为明确的涡脱落频率[1-2]。相比于常规基于时间历程的非定常流场分析方法，模态分解方法可以分辨出流场中存在的大尺度有序运动，更加直观地观察不同特征频率下的流动模式及其发展变化规律，特别适合用来描述圆柱扰流的非定常流动特征[3]。

2010年Schmid[4]首次将动力学模态分解(Dynamic Mode Decomposition，DMD)方法引入湍流研究，DMD方法已成功应用于分析各种流体力学问题，例如凹腔流动[5]、动失速尾流[6]、横向射流[7]、有限平板流动分离[8]、喷管流动分离[9]等。这表明DMD方法是探索复杂非稳态时空流场本质的成熟且有前途的工具。

Tissot等[10]对比了传统DMD和残差最小优化DMD方法对圆柱扰流尾迹PIV测试结果分析的影响。张宾等[11]和王智慧等[12]分别应用DMD对旋转圆柱扰流和椭圆柱扰流的PIV测试结果进行了研究。Stankiewicz等[13]采用DNS直接数值模拟方法对二维和三维圆柱扰流进行了仿真，并应用POD和DMD方法对仿真流场进行分析。Noack等[14]应用DNS方法对旋转圆柱扰流进行数值仿真，对比了传统DMD和递归DMD对仿真流场分析的影响。……