超声吸收涂层影响高超声速边界层转捩的非线性机理研究
作者单位：天津大学机械工程学院力学系
会议名称：《中国力学大会-2021+1》
会议日期：2022年
学科分类：08[工学] 080103[工学-流体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）]
摘 要：介绍Introduction高超声速边界层转捩是高速飞行器气动力/热预测和设计所关心的问题。实验研究表明,超声吸收涂层(Ultrasonically absorptive coatings,简称UACs)具有延迟转捩的能力;基于毡状合金超声吸收涂层阻抗边界条件(Fedorov et al.2003JFM,2015JFM)的线性稳定性理论(LST)分析显示,UACs能够抑制Mack第二模态波(具有较高频率)的增长,而促进第一模态波(具有较低频率)的增长。但该阻抗边界条件只适用于单频扰动的定常演化计算,不能处理多频扰动的非线性瞬时演化。为了研究UACs对由Mack模态主导的高超声速边界层自然转捩过程的影响,从该阻抗边界出发借助傅里叶变换及其性质,提出了一种时域表面阻抗边界条件(Time domain surface impedance boundary condition,简称TD-SIBC),建立了适用于UACs条件的三维直接数值模拟(DNS)方法,在来流马赫数为5.92的高超声速平板模型中,分别在固壁和UACs条件下计算单频Mack第二模态波线性演化,结果与谐波型线性化N-S方程(HLNS)方法所得结果吻合。模拟了该两种条件下自然转捩过程,观察到UACs具有推迟转捩的作用。