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航空学报 2021年第6期42卷 253-268页

作者：陈坚强涂国华万兵兵袁先旭杨强庄宇向星皓中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所绵阳621000

高超声速转捩研究飞行器(HyTRV)是为研究三维复杂外形的边界层转捩问题而设计的一款具备真实飞行器典型特征的升力体标模。为支撑更加全面系统的理论分析、数值模拟、风洞试验和飞行试验研究,采用高精度数值模拟方法、线性稳定性理论(L... 详细信息

高超声速转捩研究飞行器(HyTRV)是为研究三维复杂外形的边界层转捩问题而设计的一款具备真实飞行器典型特征的升力体标模。为支撑更加全面系统的理论分析、数值模拟、风洞试验和飞行试验研究,采用高精度数值模拟方法、线性稳定性理论(LST)和eN方法对HyTRV标模的典型流动特征和边界层失稳特征进行了分析。研究表明,HyTRV展现出多个相对独立的横流区域和多个流向涡结构;HyTRV的边界层存在横流失稳模态、第二模态、附着线失稳模态等常见模态。横流失稳模态出现在周向高低压区之间的横流区域,能够主导转捩发生;横流区域同时也存在第二模态,其N值普遍比横流失稳模态小;附着线失稳模态呈现出第二模态特性,且频率非常高。还研究了攻角和单位雷诺数的影响。结果表明,随着攻角增加,标模下表面中心线的流向涡结构逐渐消失,横流雷诺数逐渐减小;上表面流向涡结构逐渐从腰部移向顶端,并出现新的流向涡结构。增加攻角,所有失稳模态的N值总体上逐渐减小;增加单位雷诺数,N值显著增加。基于研究结果,针对流向涡失稳、横流失稳、第二模态和附着线失稳等给出了研究建议。

关键词：升力体 eN方法横流失稳附着线失稳流向涡

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粗糙元对高超声速边界层转捩影响的研究进展

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实验流体力学 2018年第6期32卷 1-15页

作者：董昊刘是成程克明南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

高超声速边界层转捩对高超声速飞行器气动设计具有重要影响。转捩控制一直是转捩研究的主要目的之一,在高超声速情况下主要采用粗糙元进行边界层转捩控制。回顾了近年来不同类型粗糙元对高超声速边界层转捩影响及控制的最新研究进展;从... 详细信息

高超声速边界层转捩对高超声速飞行器气动设计具有重要影响。转捩控制一直是转捩研究的主要目的之一,在高超声速情况下主要采用粗糙元进行边界层转捩控制。回顾了近年来不同类型粗糙元对高超声速边界层转捩影响及控制的最新研究进展;从粗糙元对高超声速边界层的感受性问题以及横流失稳影响的角度,介绍了其在高超声速边界层转捩机理相关研究中的作用;简要介绍了南京航空航天大学高超声速风洞(NHW)的油膜干涉测量技术在粗糙元诱导的高超声速边界层转捩研究中的应用;讨论了当前粗糙元对高超声速边界层转捩影响研究存在的问题,展望了该研究未来发展趋势。

关键词：粗糙元高超声速边界层转捩转捩控制感受性横流失稳

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HyTRV标模下表面边界层稳定性特征

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实验流体力学 2024年

作者：刘姝怡王傲段茂昌徐洋黄刚雷陈坚强空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所

高超声速转捩研究飞行器(Hypersonic Transition Research Vehicle, HyTRV)是为高超声速复杂三维边界层转捩研究设计的升力体标模，更接近真实飞行器外形。为深入认识HyTRV边界层稳定性特征及转捩机制，验证数值模拟和理论分析结果，本... 详细信息

高超声速转捩研究飞行器(Hypersonic Transition Research Vehicle, HyTRV)是为高超声速复杂三维边界层转捩研究设计的升力体标模，更接近真实飞行器外形。为深入认识HyTRV边界层稳定性特征及转捩机制，验证数值模拟和理论分析结果，本文在马赫6常规风洞中，采用红外热成像技术和高频压力传感器获得了0°和2°迎角时HyTRV标模下表面（迎风面）边界层转捩阵面及不稳定波演化特征，并与一维稳定性分析结果进行了对比。研究结果表明：迎角为2°时，标模下表面横流失稳区较0°迎角时缩小且后移，标模中心线处转捩先于两侧横流区。另外，横流区存在宽频的高频信号，信号幅值在转捩完成前达到饱和。该信号包含多频段扰动，多种扰动之间相互作用，使得频谱变宽，边界层最终转捩变为湍流。

关键词：升力体横流失稳高超声速风洞边界层转捩 e 方法

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后掠Hiemenz流动失稳敏感性分析及等离子体控制

后掠Hiemenz流动失稳敏感性分析及等离子体控制

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第十届全国流体力学学术会议

作者：王哲夫王亮符松清华大学航天航空学院工程力学系

本文研究了后掠Hiemenz流动的失稳特性,并提出了相应的采用介质阻挡放电等离子体激发器抑制失稳的方法。后掠Hiemenz流动是顺压梯度后掠平板流动的一种特殊情况,由于其边界层内有垂直于主流方向的横流,所以其转捩过程通常由横流主导。... 详细信息

本文研究了后掠Hiemenz流动的失稳特性,并提出了相应的采用介质阻挡放电等离子体激发器抑制失稳的方法。后掠Hiemenz流动是顺压梯度后掠平板流动的一种特殊情况,由于其边界层内有垂直于主流方向的横流,所以其转捩过程通常由横流主导。在失稳的初期,边界层内会形成同方向旋转的横流涡。针对这种情况,本文提出了在每个横流涡下方放置一个介质阻挡放电等离子体激发器的控制方案。为了得到较优的控制参数,本文推导了

关键词：横流失稳等离子体控制转捩流动控制

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小攻角升力体边界层全局稳定性分析

小攻角升力体边界层全局稳定性分析

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：陈曦董思卫袁先旭陈坚强空气动力学国家重点实验室中国空气动力研究与发展中心计算流体力学研究所

本文利用直接数值模拟(DNS)、当地全局稳定性分析(BiGlobal)和面推进抛物化稳定性方程(PSE3D),针对2度攻角典型风洞工况条件下(马赫数6,单位雷诺数1×107/m,来流温度79K,壁温300K)的升力体外形(HyTRV,如图1左)边界层稳定性进行了计算分... 详细信息

本文利用直接数值模拟(DNS)、当地全局稳定性分析(BiGlobal)和面推进抛物化稳定性方程(PSE3D),针对2度攻角典型风洞工况条件下(马赫数6,单位雷诺数1×107/m,来流温度79K,壁温300K)的升力体外形(HyTRV,如图1左)边界层稳定性进行了计算分析。研究发现:1.由于展向压力梯度的存在,该工况下的升力体边界层在腹部中心线附近和肩部分别形成一个对称低速条带结构和一个非对称低速条带结构,这两个低速条带在下游皆存在无粘失稳不稳定性,主频分别约为40 kHz和80 kHz,其中,腹部条带的最不稳定模态可被上游的Mack第二模态激发;2.升力体的腰部接触线存在接触线不稳定性,主频在650 kHz左右,由于流场的上下不对称性,接触线不稳定性只存在一个主导模态,而不再具有以往在零攻角椭锥和后掠翼外形上观察到的多模态结构;3.在腰部接触线和低速条带之间的上下两个区域同时存在低频横流不稳定性和高频第二模态不稳定性(如图1右),其中前者可以在下游达到更大的N值。

关键词：边界层不稳定性流向涡接触线失稳横流失稳

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6°攻角圆锥边界层不稳定模态线性演化分析

6°攻角圆锥边界层不稳定模态线性演化分析

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第十二届全国流体力学学术会议

作者：刘姝怡陈曦万兵兵陈坚强空气动力学国家重点实验室

带攻角圆锥周向存在压力梯度,在侧面形成横流,影响边界层转捩机制。本文针对Mach 6风洞工况下的6°攻角尖锥,基于全局稳定性理论(BiGlobal)分析得到的边界层内第二模态和横流模态的特征谱以及特征函数,采用面推进抛物化稳定性方程(PSE3D... 详细信息

带攻角圆锥周向存在压力梯度,在侧面形成横流,影响边界层转捩机制。本文针对Mach 6风洞工况下的6°攻角尖锥,基于全局稳定性理论(BiGlobal)分析得到的边界层内第二模态和横流模态的特征谱以及特征函数,采用面推进抛物化稳定性方程(PSE3D)分析横流模态和第二模态的线性演化过程。频率相同的情况下,低相速度的横流模态在向下游演化的过程中,其增长率会逐渐超过起始位置处最不稳定模态。同时,其在向下游演化过程中会在靠近迎风面处出现新的三角形分布区域,而高相速度模态逐渐向背风中心线靠拢。30 kHz-40 kHz非定常横流模态在线性演化过程中更不稳定,与风洞实验中测到的非定常横流信号频率一致。准定常横流模态(0.1 kHz)相对非定常横流模态更稳定,且展向波数更大。对于第二模态,其特征谱上存在一个近似连续的谱,以及一个增长率较高的离散点。向下游演化过程中,连续谱模态会逐渐转化为中心离散模态。不稳定第二模态频率范围较窄,且向下游移动,对应的频率范围后移,幅值增长远小于横流模态。向下游连续谱模态会逐渐转化为中心离散模态。

关键词：高超声速边界层转捩横流失稳第二模态

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