2次元の後退段差を越える脈動流に対する縮約モデルの評価

縮約モデル（ROM）は非定常の分離流解析を効率的に可能にしますが、ほとんどの定式化は定常または純粋に周期的な強制条件下で評価されており、生理学的に現実的な脈動性は反映されていません。本研究では、正弦波流入と断続的バーストを含む生理学的に着想を得た脈動波形下で2次元の後退段差シミュレーションを実施し、周波数および振幅の両方で脈動流入に一致する正弦波制御ケースも含みます。適正直交分解（POD）および動的モード分解（DMD）を速度場および面外渦度場に適用し、再構築精度と圧縮性を定量化し、DMD-IおよびDMD-Eのモード順位付け変種も評価しました。全てのケースにおいて、ケルビン・ヘルムホルツ剪断層力学に一致した剪断層の巻き取りによる分離渦が段差下流に形成されました。強制周波数およびその高調波は全てのモーダルスペクトルに存在しましたが、サイクルごとの瞬時場は同一でなく、厳密な位相固定なしに組織的な動力学が示されました。脈動流入下では、渦の相互作用が共回転、変形、合体を通じて強化され、波形の断続性に関連した緩徐な変調に一致する約0.29 Hzの低周波成分が上位モードに現れました。PODは圧縮性と精度のバランスに最も優れ、DMDは正弦波流入に対して良好に機能しましたが、脈動強制下では改良された順位付け戦略にもかかわらず実用的な誤差の壁がおよそ10%に達しました。全般的に、波形の形状と断続性は有効な流れの次元を増加させ、全体的な線形ROMに挑戦をもたらし、脈動する生体医用流体および心血管応用において機構的洞察を得るために局所的または時間窓型の削減戦略の必要性を示しています。