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热声系统中准周期振荡的强迫同步。 (英语) Zbl 1430.76420号

摘要:在自激燃烧系统中,众所周知,应用开环强迫是控制周期性热声振荡的有效策略,但尚不清楚这种策略是否以及在什么条件下对不只是周期性的热声振荡起作用。在这项研究中,我们通过实验研究了周期性声学强迫对原型热声系统的影响,该系统由在遍历的(mathbb{T}^2)环面上以两个不可通约的自然频率(f_1\)和(f_2\)准周期振荡的管道层流预混火焰组成。与经典周期-1系统相比,此(mathbb)的完全同步{T}(T)_{1,2}^2)系统是通过一个更复杂的路径发生的,包括三个连续的步骤:当强迫振幅(,varepsilon_f,)在固定的强迫频率(,ff,)下增加时,系统首先从(i)过渡到遍历(mathbb{T}(T)_{1,2,f}^3)拟周期性;然后(ii)至共振(mathbb{T}(T)_{1,f}^2)准周期性是两个自然模式中较弱的一个先同步,导致部分同步;最后(iii)至(P1_f)极限环,因为剩余的自然模态(,f_1,)也同步,导致完全同步。部分同步和完全同步所需的最小值(varepsilon_f)随着(f_f)接近(f_1)或(f_2,)而减小,从而产生两个主要的Arnold舌。然而,当以高于完全同步所需的振幅强制时,系统可以从\(P1_f\)过渡到\(mathbb{T}_{1,2,f}^3\)或\(\mathbb{T}(T)_{2,f}^2\)。最佳控制策略是以较弱的自然模式(f_2)附近的频率和足以引起(P1_f,)的振幅施加离共振力,因为这会通过异步淬火最大程度地降低热声振幅。瑞利指数分析表明,这种减少是由于火焰的非稳态热释放速率与声波模式(f_1和f_2)之间的正耦合中断所致。然而,如果在较强的自然模态(f_1)附近施加力,则可能发生共振放大。然后,我们对这一现象进行了现象学建模{T}(T)_{1,2}^2)热声系统作为两个反应耦合的van der Pol振荡器,受到外部正弦强迫,并发现其许多同步特性,例如到双阿诺德舌的三步路径、异步猝灭和共振放大,可以定性地再现。这表明这些特征不仅限于我们的特定系统,而且是强迫自激振荡器的普遍特征。本研究将开环控制的适用范围从仅具有单一时间尺度的经典周期-1系统扩展到具有两个不可公度时间尺度的遍历(mathbb{T}^2)准周期系统。

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2005年第76季度 水力和气动声学
76E30型 水动力稳定性中的非线性效应
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全文: 内政部

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