高速平板边界层中定常条带的前缘感受性

作     者：刘洋 赵磊 LIU Yang;ZHAO Lei

作者机构：天津大学力学系天津300350 天津市现代工程力学重点实验室天津300350 

出 版 物：《空气动力学学报》 (Acta Aerodynamica Sinica)

年 卷 期：2024年第42卷第4期

页      面：14-26,I0001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] 080104[工学-工程力学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金(12002235) 国家自然科学基金企业联合基金重点项目(U20B2003) 

主　　题：定常条带 前缘感受性 自由流涡波 HLNS方法 高速边界层 

摘      要：来流湍流度较高时,自由流涡波可在边界层内激发流向条带结构,并引起边界层的旁路(bypass)转捩。本文采用调和线性化Navier-Stokes方程(harmonic linearized Navier-Stokes,HLNS)方法模拟平板边界层条带对自由流涡波的前缘感受性,并通过直接数值模拟验证了HLNS方法的可靠性。针对马赫数4.8的高速平板边界层,分析了零频涡波激发定常条带的前缘感受性过程及定常条带的演化规律。研究结果表明,边界层外的自由流涡扰动对边界层条带的发展存在持续的激励作用;对于固定展向波数的自由流涡波,法向波数为0时激发的条带幅值最大;自由流涡波的法向波数在小于临界角度时仅影响条带的幅值,而不影响条带扰动的形函数剖面。随着当地雷诺数的增加,条带的幅值演化和形函数剖面呈现出很好的相似性;当地无量纲展向波数β=0.18时,归一化幅值最大。