為了推動高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩研究的深入開展,給邊界層轉(zhuǎn)捩機理研究、物理模型驗證、轉(zhuǎn)捩數(shù)據(jù)庫構(gòu)建和轉(zhuǎn)捩天地相關(guān)性的建立等提供基礎(chǔ)風(fēng)洞實驗數(shù)據(jù),在中國空氣動力研究與發(fā)展中心的Φ1m高超聲速風(fēng)洞開展了邊界層轉(zhuǎn)捩規(guī)律紅外熱圖實驗。針對半錐角7°尖錐模型,研究了不同單位雷諾數(shù)、迎角和馬赫數(shù)對尖錐邊界層轉(zhuǎn)捩位置的影響規(guī)律。實驗單位雷諾數(shù)（0.49～2.45）×10⁷/m,迎角范圍-10°～10°,馬赫數(shù)5～7,模型頭部半徑0.05mm。通過紅外熱圖技術(shù)測量模型表面溫度分布,獲得了較為詳細的轉(zhuǎn)捩位置和轉(zhuǎn)捩參數(shù)影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明:在馬赫數(shù)5～7范圍內(nèi),馬赫數(shù)增大,尖錐轉(zhuǎn)捩位置提前,分析認為是高馬赫數(shù)時的雷諾數(shù)較大、自由流噪聲水平較高引起;隨著單位雷諾數(shù)的增大,邊界層轉(zhuǎn)捩位置前移,轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)保持不變,約為3.0×10⁶;小迎角時,隨著迎角的增大,迎風(fēng)面邊界層轉(zhuǎn)捩推遲,背風(fēng)面邊界層轉(zhuǎn)捩前移,在10°大迎角時,迎風(fēng)區(qū)中心線轉(zhuǎn)捩前移,出現(xiàn)迎角"轉(zhuǎn)捩逆轉(zhuǎn)"現(xiàn)象,背風(fēng)區(qū)出現(xiàn)了流動分離導(dǎo)致的低熱流條帶。 

【文章來源】：實驗流體力學(xué). 2020,34(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

2 背風(fēng)區(qū)流動分離（Rn=0.05)

實驗在CARDC的Φ1m高超聲速風(fēng)洞（見圖1)M4～8支路上進行。該風(fēng)洞是一座暫沖吹吸式高超聲速風(fēng)洞，配備了出口直徑為1m、名義馬赫數(shù)Ma∞=4～8的型面噴管，通過變更噴管改變實驗段氣流馬赫數(shù)，具有實驗?zāi)Ｐ统叨却�、模擬參數(shù)范圍較寬等特點，模擬高度為20～60km（不同馬赫數(shù)對應(yīng)的模擬高度不同）。同時風(fēng)洞配備了用于測熱實驗的快速送進機構(gòu)，以滿足瞬態(tài)測熱實驗的要求。當(dāng)模型質(zhì)量（含支桿）100kg、送進距離700mm時，快插到位并穩(wěn)定的時間不大于0.3s。1.2 紅外測量方法

實驗?zāi)Ｐ蜑?°半錐角圓錐（見圖2），模型理論長度L=800mm，底部直徑D=196.46mm，頭部半徑Rn=0.05mm。模型由2部分組成，采用可更換結(jié)構(gòu)，頭部為金屬，錐體為聚四氟乙烯。金屬頭部理論長度為165mm，非金屬段長度為635mm。模型尾部設(shè)計有模型姿態(tài)測量平臺，可以測量模型的實際迎角。模型通過尾支桿轉(zhuǎn)接安裝到快速送進機構(gòu)上，當(dāng)風(fēng)洞流場參數(shù)穩(wěn)定后，模型從流場外迅速投放到流場中心，實驗結(jié)束后模型退出流場，風(fēng)洞關(guān)車。由于高超聲速氣流會對模型產(chǎn)生氣動加熱效應(yīng)，會改變模型表面的溫度邊界條件，為保證不同實驗車次中模型表面溫度不變，每車次運行后都要引入環(huán)境空氣自然冷卻模型。在常規(guī)噪聲風(fēng)洞條件下研究了不同自由流單位雷諾數(shù)、迎角和馬赫數(shù)對邊界層轉(zhuǎn)捩位置的影響規(guī)律。雷諾數(shù)和馬赫數(shù)影響規(guī)律在0°迎角下開展，單位雷諾數(shù)Re∞=（0.49～2.45）×107/m，變迎角影響規(guī)律實驗在單位雷諾數(shù)Re∞=1.0×107/m來流條件下開展，迎角α=-10°～10°。風(fēng)洞實驗狀態(tài)和流場參數(shù)分別見表1和2。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3310080