入射激波邊界層干擾易導(dǎo)致邊界層分離,為了分析其局部流場(chǎng)結(jié)構(gòu),捕獲局部高壓、高熱區(qū),掌握分離泡的大小,本文針對(duì)入射激波導(dǎo)致的邊界層分離流場(chǎng),構(gòu)造簡(jiǎn)化模型,輔助以極曲線理論分析描述,結(jié)合自由干擾理論、激波關(guān)系式以及分離區(qū)長(zhǎng)度工程估算首次給出完整的理論求解。該理論模型可快速獲得流動(dòng)圖畫,給出流場(chǎng)參數(shù)分布,便于分析整體流場(chǎng)結(jié)構(gòu),并得到了很好的數(shù)值驗(yàn)證。運(yùn)用該理論模型對(duì)分離泡高度進(jìn)行了參數(shù)化分析,分離泡高度隨來流馬赫數(shù)的增大先略有減小再增大,同時(shí)是外壓縮角以及飛行高度的增函數(shù)。 

【文章來源】：空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2019,37(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖１超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖［１］Ｆｉｇ．１Ｓｃｒａｍｊｅｔｓｃｈｅｍａｔｉｃ［１］

切層并反射為膨脹波，使得自由剪切層向壁面偏轉(zhuǎn)，到達(dá)再附點(diǎn)Ｒ，Ｒ下游流體轉(zhuǎn)為與壁面平行，產(chǎn)生壓縮波系，壓縮波系合并為再附激波［７］。因此，已知的主要結(jié)構(gòu)包括入射激波、邊界層、分離激波、干擾點(diǎn)膨脹波、分離泡以及再附激波。工程實(shí)際中已知的參數(shù)通常包括來流馬赫數(shù)、干擾點(diǎn)雷諾數(shù)以及入射激波強(qiáng)度。由此需要獲得各區(qū)流動(dòng)參數(shù)、各干擾波的方向和強(qiáng)度以及壓力沿壁面分布等。圖２入射激波致邊界層分離流場(chǎng)結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．２Ｓｋｅｔｃｈｏｆｔｈｅｆｌｏｗｉｎｄｕｃｅｄｂｙａｎｉｎｃｉｄｅｎｔｓｈｏｃｋｗａｖｅｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｗｉｔｈｓｅｐａｒａｔｉｏｎ１．２壁面壓力入射激波致邊界層分離流場(chǎng)的壁面壓力分布如圖３所示，分離點(diǎn)Ｓ上游的ｉ點(diǎn)（干擾起始點(diǎn)）壓力即開始增加，對(duì)應(yīng)干擾起始點(diǎn)壓力ｐｉ，通常近似認(rèn)為ｐｉ等于來流壓力。伴隨分離階段，壓力歷經(jīng)第一個(gè)突增，分離階段下游接著為分離流動(dòng)的典型壓力平臺(tái)段。激波穿越邊界層內(nèi)的外部區(qū)域，但是內(nèi)部亞聲速流不能承受較大的壓力梯度，因而局部形成一個(gè)近似等壓邊界。下游伴隨再附階段，壓力經(jīng)歷第二次增加，達(dá)到最終壓力峰值ｐＦ。相比分離階段壓增，再附階段壓增比較平緩［７］。圖３入射激波致邊界層分離流場(chǎng)壁面壓力Ｆｉｇ．３ＷａｌｌｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｙａｎｉｎｃｉｄｅｎｔｓｈｏｃｋｗａｖｅｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｗｉｔｈｓｅｐａｒａｔｉｏｎＣｈａｐｍｅｎ等［

分離激波、干擾點(diǎn)膨脹波、分離泡以及再附激波。工程實(shí)際中已知的參數(shù)通常包括來流馬赫數(shù)、干擾點(diǎn)雷諾數(shù)以及入射激波強(qiáng)度。由此需要獲得各區(qū)流動(dòng)參數(shù)、各干擾波的方向和強(qiáng)度以及壓力沿壁面分布等。圖２入射激波致邊界層分離流場(chǎng)結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．２Ｓｋｅｔｃｈｏｆｔｈｅｆｌｏｗｉｎｄｕｃｅｄｂｙａｎｉｎｃｉｄｅｎｔｓｈｏｃｋｗａｖｅｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｗｉｔｈｓｅｐａｒａｔｉｏｎ１．２壁面壓力入射激波致邊界層分離流場(chǎng)的壁面壓力分布如圖３所示，分離點(diǎn)Ｓ上游的ｉ點(diǎn)（干擾起始點(diǎn)）壓力即開始增加，對(duì)應(yīng)干擾起始點(diǎn)壓力ｐｉ，通常近似認(rèn)為ｐｉ等于來流壓力。伴隨分離階段，壓力歷經(jīng)第一個(gè)突增，分離階段下游接著為分離流動(dòng)的典型壓力平臺(tái)段。激波穿越邊界層內(nèi)的外部區(qū)域，但是內(nèi)部亞聲速流不能承受較大的壓力梯度，因而局部形成一個(gè)近似等壓邊界。下游伴隨再附階段，壓力經(jīng)歷第二次增加，達(dá)到最終壓力峰值ｐＦ。相比分離階段壓增，再附階段壓增比較平緩［７］。圖３入射激波致邊界層分離流場(chǎng)壁面壓力Ｆｉｇ．３ＷａｌｌｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｙａｎｉｎｃｉｄｅｎｔｓｈｏｃｋｗａｖｅｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｗｉｔｈｓｅｐａｒａｔｉｏｎＣｈａｐｍｅｎ等［２１］基于大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)分離流動(dòng)的一些特點(diǎn)并不依賴于引起分離的形式。并把這種不受下游幾何形狀影響也不受引起分離的形式的影響的干擾叫做“自由干擾”，同時(shí)對(duì)于這種干擾給出簡(jiǎn)單的理論分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]基于DES方法的高超聲速激波/邊界層干擾的雙微楔控制數(shù)值研究[J]. 董祥瑞,陳耀慧,董剛,劉怡昕.  航空學(xué)報(bào). 2016(06)
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博士論文
[1]高精度方法在激波/邊界層干擾及轉(zhuǎn)捩問題中的應(yīng)用研究[D]. 趙云飛.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3408220