Spectral proper orthogonal decomposition

数学 分解 纯数学 组合数学 矩阵分解
作者
Moritz Sieber,Kilian Oberleithner,Christian Oliver Paschereit
出处
期刊:arXiv: Fluid Dynamics 被引量:141
标识
DOI:10.1017/jfm.2016.103
摘要

The identification of coherent structures from experimental or numerical data is an essential task when conducting research in fluid dynamics. This typically involves the construction of an empirical mode base that appropriately captures the dominant flow structures. The most prominent candidates are the energy-ranked proper orthogonal decomposition (POD) and the frequency ranked Fourier decomposition and dynamic mode decomposition (DMD). However, these methods fail when the relevant coherent structures occur at low energies or at multiple frequencies, which is often the case. To overcome the deficit of these rigid approaches, we propose a new method termed Spectral Proper Orthogonal Decomposition (SPOD). It is based on classical POD and it can be applied to spatially and temporally resolved data. The new method involves an additional temporal constraint that enables a clear separation of phenomena that occur at multiple frequencies and energies. SPOD allows for a continuous shifting from the energetically optimal POD to the spectrally pure Fourier decomposition by changing a single parameter. In this article, SPOD is motivated from phenomenological considerations of the POD autocorrelation matrix and justified from dynamical system theory. The new method is further applied to three sets of PIV measurements of flows from very different engineering problems. We consider the flow of a swirl-stabilized combustor, the wake of an airfoil with a Gurney flap, and the flow field of the sweeping jet behind a fluidic oscillator. For these examples, the commonly used methods fail to assign the relevant coherent structures to single modes. The SPOD, however, achieves a proper separation of spatially and temporally coherent structures, which are either hidden in stochastic turbulent fluctuations or spread over a wide frequency range.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
求知的周完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
柒柒球完成签到,获得积分10
1秒前
赵田完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
长安完成签到,获得积分10
6秒前
大橙子发布了新的文献求助10
7秒前
在水一方应助Herisland采纳,获得10
9秒前
笨笨小刺猬完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
科研小达人完成签到,获得积分10
14秒前
追寻凌青完成签到,获得积分10
16秒前
渡劫完成签到,获得积分10
17秒前
丫丫完成签到 ,获得积分10
17秒前
lxy发布了新的文献求助10
18秒前
bono完成签到 ,获得积分10
21秒前
DentistRui完成签到,获得积分10
21秒前
23秒前
laber应助忧伤的步美采纳,获得50
26秒前
淡淡月饼发布了新的文献求助20
27秒前
茶茶应助虞无声采纳,获得50
27秒前
大橙子发布了新的文献求助10
29秒前
wangnn完成签到,获得积分10
30秒前
xzz完成签到,获得积分10
32秒前
阿绿发布了新的文献求助10
36秒前
37秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
37秒前
manman完成签到 ,获得积分20
40秒前
太清完成签到,获得积分10
44秒前
山雀完成签到,获得积分10
46秒前
伊一完成签到,获得积分10
48秒前
哭泣笑柳发布了新的文献求助10
54秒前
琳琅发布了新的文献求助10
59秒前
xue完成签到 ,获得积分10
1分钟前
liars完成签到 ,获得积分10
1分钟前
搞怪人雄完成签到,获得积分10
1分钟前
落后的夜阑完成签到,获得积分10
1分钟前
大橙子发布了新的文献求助10
1分钟前
彪行天下完成签到,获得积分10
1分钟前
danli完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 3000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Handbook of Industrial Diamonds.Vol2 1100
Global Eyelash Assessment scale (GEA) 1000
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4038157
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3575869
关于积分的说明 11373842
捐赠科研通 3305650
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1819255
邀请新用户注册赠送积分活动 892655
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 815022