高超聲速內(nèi)外流動激波-邊界層相互作用的實驗與數(shù)值研究.pdf

1、在吸氣式高超聲速飛行器內(nèi)、外流場中，激波/邊界層相互作用是一類不可忽視的重要流動現(xiàn)象。它會導(dǎo)致流場中空間波系的劇烈改變和壁面流動分離。同時帶來飛行器氣動力、氣動熱負荷的分布不均勻與非定常振蕩。嚴重時會引起進氣道的不起動，影響發(fā)動機的正常工作。分析激波/邊界層相互作用的產(chǎn)生機理、演化規(guī)律與影響，并利用流動控制手段加以削弱和消除壁面流動分離，改善飛行器內(nèi)外流場的流動品質(zhì)，具有十分重要的工程意義和實際價值。
　　 本文通過實驗研究和數(shù)

2、值模擬相結(jié)合的方法，考察了多種基本構(gòu)型以及典型高超聲速進氣道內(nèi)部的激波/邊界層相互作用現(xiàn)象。研究中考察了流場的空間波系結(jié)構(gòu)、邊界層內(nèi)部流動特征以及壁面的壓力、熱流密度分布等參量。討論了流動現(xiàn)象與構(gòu)型參數(shù)之間的關(guān)系及演化規(guī)律。分析了激波/邊界層相互作用現(xiàn)象對進氣道工作狀態(tài)的影響。針對不同構(gòu)型條件下的激波/邊界層相互作用，討論分析了流動控制技術(shù)對于壁面流動分離的控制效果以及其他流動參數(shù)的改善狀況。最后對激波/激波干擾的相關(guān)實驗做了簡要的介紹

3、。
　　 本文取得的主要結(jié)果與進展如下:
　　 1、對二維基本構(gòu)型的實驗和數(shù)值研究得到了激波/邊界層相互作用誘發(fā)壁面分離隨激波強度變化的變化趨勢，數(shù)值模擬和實驗研究得到了較好的符合。針對二維斜激波/平板邊界層相互作用，考察了吹除控制手段對壁面流動分離的控制效果和若干影響因素。得到了吹除總溫、總壓與分離區(qū)尺度以及壁面流動參量分布的關(guān)系?？疾炝瞬煌党べ|(zhì)及多種工質(zhì)的混合物對吹除控制效果的影響，得到了若干定性的結(jié)論。

4、　　 2、在實驗中考察了兩級壓縮的二維頂壓式進氣道內(nèi)部激波/邊界層相互作用的流場特征及對進氣道工作狀態(tài)的影響并考察了渦發(fā)生器與粗糙壁面對壓縮面交界處流動分離的控制效果。利用數(shù)值模擬手段考察了兩種來流條件下唇口位置的流動分離特征及抽吸手段的對壁面分離的控制效果及進氣道內(nèi)部流動參數(shù)的改善狀況。
　　 3、發(fā)展了新的以近壁面流動特征為關(guān)注對象的可應(yīng)用于激波風(fēng)洞等高速空氣動力學(xué)試驗設(shè)備中的絲線方法，并將其應(yīng)用于三維激波/邊界層相互作用

5、的壁面流動特征觀測。實驗結(jié)果證明了該方法的有效性以及簡便性、實時性等優(yōu)點。針對平板-鰭板構(gòu)型的三維激波/邊界層相互作用的空間波系特征與壁面流動參數(shù)分布也通過數(shù)值手段得到了考察和分析。
　　 4、利用多種流動顯示方法觀測了三組三面壓縮進氣道內(nèi)部的激波/邊界層相互作用現(xiàn)象，討論分析了進氣道內(nèi)部的空間波系和壁面流動的特征。實驗中也考察了抽吸控制方法對進氣道內(nèi)部壁面流動分離的控制效果。
　　 5、最后簡單討論了實驗中得到的激波/