同侧双扫掠激波/湍流边界层干扰特性研究

发布时间：2021-03-25 23:49

　　超/高超声速进气道内普遍存在多扫掠激波/边界层干扰现象,其将在进气道内诱导产生大尺度的三维流动分离,使当地的低能流堆积,形成局部高热流区,对进气道的气动性能和结构强度均有不利的影响。鉴于此,本文结合数值仿真和风洞试验手段,对同侧双扫掠激波/湍流边界层干扰开展研究。首先,将实际进气道内的多扫掠激波/边界层干扰抽象并简化成同侧双扫掠激波/边界层干扰模型,通过仿真获得了双扫掠激波/边界层干扰的三维流动结构和基本流动特性。发现双扫掠激波/边界层干扰形成的两个干扰区存在明显的相干现象,虽然第一道扫掠激波/边界层干扰流动仍具有典型的准锥形相似特性,但第二道扫掠激波/边界层干扰却不再具备该特性。两个干扰区形成了各自的λ波和旋涡结构,并且沿着流向相互汇聚,最终合并为单个更强的λ波和旋涡结构。其次,设计了多组两道激波的强度组合方案,利用仿真方法研究了上下游干扰区相互耦合干扰机制和影响规律。结果表明,下游激波强度的增加将增大下游对上游的干扰范围并迫使上游低能流的展向偏折角增大,但在等压升梯度条件下,下游对上游的干扰范围则由距离和压升交替主导。而上游干扰的增强,一方面将缩小下游的干扰范围,并使整个旋涡干扰区... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

二元超/高超声速进气道的应用

同侧双扫掠激波/湍流边界层干扰特性研究为二维 SWTBLI，而 SSWTBLI 则属于典型的三维 SWTBLI，它是由进气道前体激波与侧壁边界层相互作用引起，具有明显的三维效应，其相互干扰结构和干扰特性种更为复杂、多变。SSWTBLI 通常可简化为直立尖鳍构型，它是由平板和垂直于平板前缘下游一定位置的直立尖鳍组成，如图 1.3 所示。超声速来流经过尖鳍压缩形波，斜激波与平板边界层相互作用形成 SSWTBLI 现象，若激波强度足够大，将导层发生大尺度的锥形分离，使大量的低能流堆积、壁面局部静压升高、换热增强、。此外，唇罩处的扫掠激波/边界层干扰诱导产生的横向二次流在进气道内通道中会出大尺度的角涡[2]。这不仅会显著降低进气道的气动性能，还对其结构强度以及材了更高的考验。因此，为了对二元超/高超声速进气道中的 SSWTBLI 结构和特性有认识，进而为该类进气道的设计和流动控制提供理论指导，开展 SSWTBLI 的研究要的。

平板前缘下游一定位置的直立尖鳍组成，如图 1.3 所示。超声速来流经过尖鳍压缩形成一激波，斜激波与平板边界层相互作用形成 SSWTBLI 现象，若激波强度足够大，将导致平界层发生大尺度的锥形分离，使大量的低能流堆积、壁面局部静压升高、换热增强、摩擦大。此外，唇罩处的扫掠激波/边界层干扰诱导产生的横向二次流在进气道内通道中会进一展出大尺度的角涡[2]。这不仅会显著降低进气道的气动性能，还对其结构强度以及材料性出了更高的考验。因此，为了对二元超/高超声速进气道中的 SSWTBLI 结构和特性有更加的认识，进而为该类进气道的设计和流动控制提供理论指导，开展 SSWTBLI 的研究是十必要的。图 1.2 二元超声速进气道内激波边界层/干扰现象


本文编号：3100544