14977.高超聲速三維邊界層en方法的應用及擾動演化的預測

1、天津大學博士學位論文高超聲速三維邊界層e_Ⅳ方法的應用及擾動演化的預測ApplicationofeNmethodandpredictionofdisturbancespropagationinthreedimensionalhypersonicboundarylayers一級學科：左堂學科專業(yè)：速堡力堂作者姓名：王直通指導教師：萱佳!塾援2天津大學機械工程學院二零一五年十二月中文摘要隨著高超聲速技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外對高超聲速三維邊界層流動

2、轉(zhuǎn)捩預測的關(guān)注度越來越高，與轉(zhuǎn)捩預測的研究需求也越來越多，轉(zhuǎn)捩預測成為流體力學的研究熱點之一。在將二維邊界層的轉(zhuǎn)捩預測方法推廣到三維邊界層中時，會遇到許多問題，最主要的是擾動的波數(shù)如何確定的問題。本文開展了對波參數(shù)關(guān)系的研究，從理論上建立了波參數(shù)虛部的守恒關(guān)系，為簡化鞍點法的eⅣ方法提供了理論基礎(chǔ)。依此，利用簡化后的eⅣ方法對工程中遇到的高超聲速復雜邊界層進行了轉(zhuǎn)捩預測，實現(xiàn)了eⅣ方法在工程實際問題中的應用。eN方法中的鞍點法，考慮的是

3、當?shù)氐淖钗ｋU的情況，是一種保守估計。為了能更細致的預測擾動演化，本文基于線性穩(wěn)定性理論研究了高超聲速三維邊界層中擾動的傳播過程，提出了分析和預測擾動演化的方法，亦是為精細的流動轉(zhuǎn)捩預測提供基礎(chǔ)。本文研究的具體內(nèi)容和結(jié)論如下：1本文根據(jù)邊界層擾動演化的色散關(guān)系，推導了波參數(shù)虛部的守恒關(guān)系。該守恒關(guān)系為在采用鞍點法的eⅣ方法中使用Mack建議的簡化方法提供了理論依據(jù)。該簡化方法由于減少了一重迭代過程，大大地提高了計算效率，本文在后掠角翼型和

4、組合體飛行器上，檢驗了該簡化方法的有效性。2本文完成了一個適用于工程模型形成的復雜三維邊界層流動的穩(wěn)定性分析和轉(zhuǎn)捩預測程序，并用該程序?qū)σ粋€類HyBoLT實驗的模型和一個由錐柱板形狀組成的組合體飛行器模型進行了轉(zhuǎn)捩預測分析，給出了不同高度和不同攻角工況下的Ⅳ值分布，同時對高度和攻角對轉(zhuǎn)捩的影響做了分析。3本文將內(nèi)波理論中的相容關(guān)系和射線跟蹤理論引入到了三維邊界層的擾動波數(shù)預測中，分別建立了一般三維邊界層中的擾動波數(shù)演化的計算方法。以使用