高超声速高焓边界层稳定性与转捩研究进展

作     者：陈贤亮 符松 Chen Xianliang;Fu Song

作者机构：清华大学航天航空学院北京100084 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2022年第54卷第11期

页      面：2937-2957页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(2019YFA0405201) 国家重大项目(GJXM92579) 国家自然科学基金(92052103,12172195) 1912项目资助 

主　　题：高超声速流动 边界层转捩 高温气体效应 热化学非平衡 

摘      要：边界层由层流向湍流的转捩是高超声速飞行器设计面临的重大空气动力学问题.随着飞行速域与空域的不断拓展,高超声速高焓边界层中的高温气体效应会使得量热完全气体假设失效,从而深刻影响流动转捩过程.相关研究涉及多个学科,是典型的多物理场耦合问题.近年来,随着相关飞行器技术的快速发展,高超声速高焓边界层转捩问题的重要性越来越得到体现,相关研究已成为国际上的热点领域.本文综述相关研究进展,首先介绍目前常用的高温气体物理模型,尤其关注热化学非平衡模型,并介绍激波捕捉、激波装配和边界层方程解等常用的高焓流动求解方法,以及相关风洞和飞行试验技术的进展.然后综述高温气体效应对转捩过程中的感受性、模态增长、瞬态增长和非线性作用等的影响的相关研究,其中流向不稳定性中出现较大增长率的第三模态和超声速模态引起了广泛的研究兴趣.最后进行总结,并对未来发展略作展望.