伸缩变构对高超声速边界层中Mack模态演化的影响

IMECH-IR > 非线性力学国家重点实验室

	伸缩变构对高超声速边界层中Mack模态演化的影响
	蒋根瑞 ; 董明 ; 赵磊
会议录名称	第十三届全国流体力学学术会议摘要集（下）
	2024-08-09
页码	373
会议名称	第十三届全国流体力学学术会议（下）
会议日期	2024-08-09
会议地点	中国黑龙江哈尔滨
摘要	大空域、宽速域、跨流域的天地往返飞行器是未来航天运输系统的发展方向。为适应在不同速域下的高效飞行,表面变构成为一种潜在可行的解决途径。对变构飞行器设计而言,为了精准预测摩阻及热流,关键在于对边界层从层流向湍流转捩的准确预测,然而转捩与变构效应耦合将大大增加气动性能的预测难度。因此,系统地研究变构效应对边界层内扰动演化的影响至关重要。本文针对典型的伸缩式变构方式,研究伸缩平板对马赫数5.92的高超声速边界层中扰动演化的影响。首先,采用调和线性化Navier-Stokes方程(HLNS)计算Mack模态在修正平均流中的演化。结果显示,表面变构对Mack模态的影响包含两种方式:一是伸缩点附近快变平均流导致扰动的局部散射,扰动幅值出现跳跃;二是下游平均流速度变化引起扰动模态增长率的修正。其次,本文基于大雷诺数渐近方法,发展了定量刻画伸缩效应对Mack模态影响的理论模型,引入放大系数来量化表面变构的影响程度。发现在最不稳定第二模态频率附近存在一个临界频率,高于该频率的Mack模态被伸长效应促进,而低于该频率的则被伸长效应抑制,缩短效应对扰动幅值的影响与之相反。此外,增大伸缩速度将引起更大的平均流修正,进而使扰动的演化更加偏离未伸缩壁面状态。最后,为了验证了理论模型的准确性,将渐近预测的结果与HLNS进行比较,结果表明当雷诺数较大时,理论预测与数值结果吻合较好。
关键词	变构飞行器边界层转捩高超声速局部散射
资助信息	国家自然科学基金(92371104,U20B2003,11988102);; 中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划(YSBR-087)
语种	中文
文献类型	会议论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/97886
专题	非线性力学国家重点实验室
作者单位	1.中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室 2.天津大学机械工程学院力学系
推荐引用方式 GB/T 7714	蒋根瑞,董明,赵磊. 伸缩变构对高超声速边界层中Mack模态演化的影响[C]第十三届全国流体力学学术会议摘要集（下）,2024:373.

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