超声速膨胀角入射激波/湍流边界层干扰直接数值模拟研究

	超声速膨胀角入射激波/湍流边界层干扰直接数值模拟研究
	童福林 ; 孙东 ; 袁先旭 ; 李新亮
发表期刊	航空学报
	2019-10-12
页码	21
摘要	为了揭示膨胀效应对激波/湍流边界层干扰区内复杂流动现象的影响规律，采用直接数值模拟方法对来流马赫数2.9，30~(°)激波角的入射激波与10~(°)膨胀角湍流边界层相互作用问题进行了数值研究。系统地探讨了激波入射点分别位于膨胀角上游、膨胀角角点和膨胀角下游三种工况下膨胀角干扰区内若干基本流动现象，如分离泡、物面压力脉动及激波非定常运动，湍流边界层统计特性和相干结构动力学过程等。结果表明，激波入射点流向位置改变对分离区流向和法向尺度的影响显著，尤其是当激波入射点位于角点及其下游区域。研究发现，膨胀角干扰区内物面压力脉动强度急剧减小，分离区内压力波向下游传播速度将降低而在膨胀区内将升高，膨胀效应极大地抑制了分离激波的低频振荡运动。相较于入射激波与平板湍流边界层干扰，入射激波流向位置改变对膨胀角再附区速度剖面对数区及尾迹区影响显著，将导致其内层结构参数升高而外层降低，近壁区内将呈现远离一组元湍流状态的趋势。此外，流向速度场本征正交分解分析指出，主模态空间结构集中在分离激波及剪切层脚部附近而高阶模态以边界层内小尺度正负交替脉动结构为主。低阶重构流场表明，前者对应为分离泡低频膨胀/收缩过程而后者表征为分离泡高频脉动。
关键词	激波/湍流边界层干扰膨胀角本征正交分解直接数值模拟
收录类别	EI ; CSCD
语种	中文
项目资助者	国家自然科学基金(基金号11972356,91852203) ; 国家重点研发计划(2016YFA0401200)
力学所作者排名	4
引用统计
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/80752
专题	高温气体动力学国家重点实验室
作者单位	1.中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室 2.中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室 3.中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 4.中国科学院大学工程科学学院
推荐引用方式 GB/T 7714	童福林,孙东,袁先旭,等. 超声速膨胀角入射激波/湍流边界层干扰直接数值模拟研究[J]. 航空学报,2019:21.
APA	童福林,孙东,袁先旭,&李新亮.(2019).超声速膨胀角入射激波/湍流边界层干扰直接数值模拟研究.航空学报,21.
MLA	童福林,et al."超声速膨胀角入射激波/湍流边界层干扰直接数值模拟研究".航空学报 (2019):21.

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