高超音速邊界層狀態(tài)（層流-湍流）的改變會直接影響到高超聲速飛行器的飛行控制、推進、熱防護等方面。因此,對高超音速邊界層轉(zhuǎn)捩的研究十分必要。高超音速邊界層轉(zhuǎn)捩的第一個階段和必然經(jīng)過的階段稱為感受性。感受性是指邊界層對外部擾動的響應(yīng)階段,此過程外部擾動激發(fā)邊界層內(nèi)擾動波沿流場向下游移動。感受性的研究是揭示邊界層轉(zhuǎn)捩機理的基礎(chǔ)。感受性受多種因素影響,主要分為自由來流擾動和壁源擾動。自由來流擾動對邊界層感受性的影響在之前已經(jīng)通過理論、實驗和數(shù)值模擬方法進行了大量的研究。壁源擾動對邊界層內(nèi)的流動結(jié)構(gòu)的破壞更加直接,對邊界層感受性的存在顯著的影響,會誘發(fā)邊界層轉(zhuǎn)捩。已有研究表明,壁面粗糙元可以對高超音速飛行器的減阻降熱起到良好作用,并且另邊界層變得更加穩(wěn)定。然而,多種擾動形式作用下高超音速邊界層轉(zhuǎn)捩機理尚未弄清楚,需要對此進行深入研究。因此,本文以壁面粗糙元為研究對象,主要研究壁面粗糙元對自由來流擾動作用下邊界層內(nèi)擾動波激發(fā)及演化過程。本文利用高階精度有限差分格式對時間項、粘性項以及對流項進行離散。具體采用三步三階TVD Runge-Kutta格式進行時間推進,采用S-W流通量矢量分裂方法將對流項... 

【文章來源】：北華航天工業(yè)學(xué)院河北省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 高超音速邊界層感受性
    1.3 壁面粗糙元對高超音速邊界層感受性影響研究進展
        1.3.1 獨立粗糙元對高超音速邊界層感受性影響研究進展
        1.3.2 分布式粗糙元對高超音速邊界層感受性影響研究進展
    1.4 自由流擾動對高超音速邊界層感受性影響研究進展
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 控制方程與數(shù)值方法
    2.1 引言
    2.2 控制方程
        2.2.1 笛卡爾坐標(biāo)系下的N-S方程
        2.2.2 控制方程的無量綱化
        2.2.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的N-S方程
    2.3 N-S方程離散
        2.3.1 時間項的離散
        2.3.2 對流項的離散
        2.3.3 粘性項的離散
    2.4 來流參數(shù)及模型確定
        2.4.1 邊界條件確定
        2.4.2 計算模型條件
    2.5 數(shù)值方法驗證
    2.6 本章小結(jié)
第3章 壁面粗糙元對定常高超音速流場及邊界層感受性影響分析
    3.1 引言
    3.2 高超音速定常流場對壁面粗糙元的響應(yīng)特征
    3.3 壁面粗糙元對高超音速邊界層的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 壁面粗糙元對自由流擾動作用下高超音速流場響應(yīng)特征
    4.1 引言
    4.2 自由流擾動作用下高超音速流場對壁面粗糙元的響應(yīng)
        4.2.1 光滑壁面條件下高超音速流場對自由流擾動的響應(yīng)
        4.2.2 分布式粗糙元條件高超音速流場對自由流擾動的響應(yīng)
    4.3 壁面粗糙元條件自由流擾動對高超音速邊界層感受性影響
        4.3.1 光滑壁面條件自由流擾動對高超音速邊界層的影響
        4.3.2 自由流擾動作用下壁面粗糙元對高超音速邊界層的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 壁面溫度條件對高超音速流場的影響
    5.1 引言
    5.2 高超音速粗糙元定常流場壁溫效應(yīng)分析
    5.3 自由流擾動作用下粗糙元誘導(dǎo)的高超音速流場壁溫效應(yīng)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Response of a hypersonic blunt cone boundary layer to slow acoustic waves with assessment of various routes of receptivity[J]. Bingbing WAN,Jisheng LUO,Caihong SU.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2018(11)
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[4]Receptivity of hypersonic boundary layer due to fast-slow acoustics interaction[J]. Jun Gao,Ji-Sheng Luo,Xue-Song Wu.  Acta Mechanica Sinica. 2015(06)
[5]臨近空間高速飛行器及其動力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 夏強,初洪宇,王陽,張云昊.  飛航導(dǎo)彈. 2015(06)
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[10]鈍錐高超音速繞流來流脈沖波擾動模擬及影響研究[J]. 唐小軍,王振清,孟祥男,呂紅慶,郭建明.  固體力學(xué)學(xué)報. 2013(S1)

碩士論文
[1]高超音速繞楔邊界層對自由流中聲波、渦波和熵波的響應(yīng)和感受性[D]. 秦孚沨.天津大學(xué) 2014
[2]粗糙元對邊界層影響的數(shù)值模擬研究[D]. 戴瑞.浙江大學(xué) 2012



本文編號：3147695