楔-前掠圆柱构型第Ⅱ类激波干扰气动热特性研究

作     者：杨靖 崔凯 田中伟 李广利 肖尧 常思源 

作者机构：中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室 中国科学院大学工程科学学院 中国科学院力学研究所宽域飞行工程科学与应用中心 

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

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 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：中国科学院基础前沿科学研究计划(编号:ZDBS-LY-JSC005)资助 

主　　题：激波干扰 第II类干扰 气动热 亚声速射流 三维激波干扰 

摘      要：针对楔-前掠圆柱构型激波干扰，采用数值模拟和理论分析方法，研究了第Ⅱ类干扰下游流场结构和气动热特性随几何参数的变化规律。数值结果表明，在不同楔角和前掠角组合下，第Ⅱ类干扰下游形成了三种射流结构，分别是超声速，亚声速和跨声速射流。其中超声速射流会导致壁面热流大幅上升，亚声速和跨声速射流对壁面冲击较弱，壁面热流维持在较低水平。楔角是决定射流速度的重要因素，小楔角下产生对热流影响较大的超声速射流，大楔角下产生对热流影响较小的亚声速和跨声速射流。因此在一定参数范围内，增大楔角不仅不会造成热流上升，反而会因为射流变为亚声速造成热流减小。利用干扰区内局部均匀流动假设，对亚/超声速射流的产生条件进行了理论分析与数值验证。理论分析结果表明亚声速和跨声速射流这两种产生热流较小的干扰类型在一定参数范围内普遍存在，在给定来流马赫数时，楔角越大时越容易产生亚声速或跨声速射流。由于采用了均匀流动假设，给定来流马赫数下理论分析得到的亚/超声速射流临界楔角略高于CFD结果，误差在1°左右。