IMECH-IR  > 高温气体动力学国家重点实验室
壁温对激波-湍流边界层干扰的影响规律研究
Alternative TitleEffect of Wall Temperature on the Shock-wave/Turbulent Boundary Layer Interactions
朱兴坤
Thesis Advisor李新亮
2016
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Subtype硕士
Degree Discipline流体力学
Abstract激波边界层干扰现象是超声速、高超声速流场中广泛存在的流动现象,其研究对于超/高超声速飞行器的气动设计有着重要意义。壁温对激波边界层干扰影响显著,而这方面的研究还很不充分。随着计算机的发展,直接数值模拟(DNS)在湍流机理研究中扮演的角色越来越重要。本文利用直接数值模拟方法,研究了壁温对压缩折角激波-湍流边界层干扰的影响规律,主要内容如下: (1)针对来流Mach数2.9,24°的压缩折角模型,通过直接数值模拟(DNS)方法,计算了壁温比(壁温与来流恢复温度之比)分别为0.6、1.14、1.4和2.0的四种不同壁温的工况。涵盖了冷壁、近绝热壁和高温加热壁的范围。通过壁温比为1.14的工况的计算结果与理论值、实验结果以及他人的计算结果的对比,验证了计算结果的可靠性。 (2)根据DNS数据,分析了壁温对激波-湍流边界层干扰来流边界层和分离区内湍动能的生成、耗散及分配机制的影响。结果显示,在分离区内,过渡层、分离区中心和激波附近都会产生较大的湍动能生成;除了壁面附近,分离区内也存在着较大的湍动能耗散;壁温不会对流场中各个区域湍动能的分配机制产生太大影响;在本计算Mach数条件下,无论壁温高低,内在压缩性效应均很弱。 (3)对DNS数据进行时空平均后,将激波-湍流边界层干扰的分离区大小进行量化。结合DNS数据,通过理论推导,获得了壁温对激波-湍流边界层干扰分离泡大小影响的半经验半理论公式L/δ∝(Tw/Tr )^0.85。这个公式与本文的计算结果以及前人的实验和计算结果都有很好的吻合。
Call Number31310
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59453
Collection高温气体动力学国家重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
朱兴坤. 壁温对激波-湍流边界层干扰的影响规律研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.
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