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Large-eddy simulation of shock-wave/turbulent boundary layer interaction with and without Spark Jet control 被引量:10
1
作者 Yang Guang Yao Yufeng +3 位作者 Fang Jian Gan Tian Li Qiushi Lu Lipeng 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第3期617-629,共13页
The efficiency and mechanism of an active control device "'Spark Jet" and its application in shock-induced separation control are studied using large-eddy simulation in this paper. The base flow is the interaction ... The efficiency and mechanism of an active control device "'Spark Jet" and its application in shock-induced separation control are studied using large-eddy simulation in this paper. The base flow is the interaction of an oblique shock-wave generated by 8° wedge and a spatially-developing Ma = 2.3 turbulent boundary layer. The Reynolds number based on the incoming flow property and the boundary layer displacement thickness at the impinging point without shock-wave is 20000. The detailed numerical approaches were presented. The inflow turbulence was generated using the digital filter method to avoid artificial temporal or streamwise periodicity. The , merical results including velocity profile, Reynolds stress profile, skin friction, and wall pressure were sys- tematically validated against the available wind tunnel particle image velocimetry (PIV) measure- ments of the same flow condition. Further study on the control of flow separation due to the strong shock-viscous interaction using an active control actuator "'Spark Jet'" was conducted. The single-pulsed characteristic of the device was obtained and compared with the experiment. Both instantaneous and time-averaged flow fields have shown that the jet flow issuing from the actuator cavity enhances the flow mixing inside the boundary layer, making the boundary layer more resis- tant to flow separation. Skin friction coefficient distribution shows that the separation bubble length is reduced by about 35% with control exerted. 展开更多
关键词 Large-eddy simulation shock-waveturbulent boundary layer INTERACTION Spark Jet control
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超声速流中激波/湍流附面层干扰数值模拟 被引量:13
2
作者 雷雨冰 梁德旺 黄国平 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期1-5,共5页
采用修正的 B/L湍流模型以及多块结构化网格求解了二维 N- S方程 ,分别对超声速流和高超声速流中的激波 /湍流附面层干扰进行了数值研究。本文首先研究了进口马赫数为 2 .96的超声速流 ,计算结果准确预测了入射斜激波在平直壁面引起湍... 采用修正的 B/L湍流模型以及多块结构化网格求解了二维 N- S方程 ,分别对超声速流和高超声速流中的激波 /湍流附面层干扰进行了数值研究。本文首先研究了进口马赫数为 2 .96的超声速流 ,计算结果准确预测了入射斜激波在平直壁面引起湍流附面层分离的流动特征 :分离点的反射激波、分离包引起的膨胀扇以及再附点的反射激波。计算的壁面压力分布与实验值吻合较好 ,计算的分离区长度与实验值比较有一定误差。本文还对进口马赫数为 9.2 2的高超声速流中压缩角引起的激波 /湍流附面层干扰进行了数值研究 。 展开更多
关键词 超声速流 激波 湍流附面层 干扰 数值模拟 飞行器
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高超声速激波湍流边界层干扰直接数值模拟研究 被引量:18
3
作者 童福林 李欣 +1 位作者 于长平 李新亮 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期197-208,共12页
高超声速激波与湍流边界层干扰会导致飞行器表面出现局部热流峰值,严重影响飞行器气动性能和飞行安全.针对高马赫数激波干扰问题,以往数值研究多采用雷诺平均方法,而在直接数值模拟方面的相关工作较为少见.开展高超声速激波与湍流边界... 高超声速激波与湍流边界层干扰会导致飞行器表面出现局部热流峰值,严重影响飞行器气动性能和飞行安全.针对高马赫数激波干扰问题,以往数值研究多采用雷诺平均方法,而在直接数值模拟方面的相关工作较为少见.开展高超声速激波与湍流边界层干扰的直接数值模拟研究,有助于进一步提升对其复杂流动机理认识和理解,同时也将为现有湍流模型和亚格子应力模型的改进提供理论依据.采用直接数值模拟方法对来流马赫数6.0,34?压缩拐角内激波与湍流边界层的干扰问题进行了研究.基于雷诺应力各向异性张量,分析了高超声速湍流边界层在压缩拐角内的演化特性.通过对湍动能输运方程的逐项分析,系统地研究了可压缩效应对湍动能及其输运的影响机制.采用动态模态分解方法,探讨了干扰流场的非定常运动历程.研究结果表明,随着湍流边界层往下游发展,近壁湍流的雷诺应力状态由两组元轴对称状态逐渐演化为两组元状态,外层区域则由轴对称膨胀趋近于各向同性.干扰流场内存在强内在压缩性效应(声效应),其对湍动能输运的影响主要体现在压力-膨胀项,而对膨胀-耗散项影响较小.高超声速下压缩拐角内的非定常运动仍存在以分离泡膨胀/收缩为特征的低频振荡特性,其物理机制与分离泡剪切层密切相关. 展开更多
关键词 高超声速 激波湍流边界层干扰 直接数值模拟 湍动能 低频振荡
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超声速膨胀角入射激波/湍流边界层干扰直接数值模拟 被引量:13
4
作者 童福林 孙东 +1 位作者 袁先旭 李新亮 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期134-153,共20页
为了揭示膨胀效应对激波/湍流边界层干扰区内复杂流动现象的影响规律,采用直接数值模拟方法对来流马赫数2.9、30°激波角的入射激波与10°膨胀角湍流边界层相互作用问题进行了数值研究。系统地探讨了激波入射点分别位于膨胀角... 为了揭示膨胀效应对激波/湍流边界层干扰区内复杂流动现象的影响规律,采用直接数值模拟方法对来流马赫数2.9、30°激波角的入射激波与10°膨胀角湍流边界层相互作用问题进行了数值研究。系统地探讨了激波入射点分别位于膨胀角上游、膨胀角角点和膨胀角下游3种工况下膨胀角干扰区内若干基本流动现象,如分离泡、物面压力脉动及激波非定常运动、湍流边界层统计特性和相干结构动力学过程等。结果表明,激波入射点流向位置改变对分离区流向和法向尺度的影响显著,尤其是当激波入射点位于角点及其下游区域。研究发现,膨胀角干扰区内物面压力脉动强度急剧减小,分离区内压力波向下游传播速度将降低而在膨胀区内将升高,膨胀效应极大地抑制了分离激波的低频振荡运动。相较于入射激波与平板湍流边界层干扰,入射激波流向位置改变对膨胀角再附区速度剖面对数区及尾迹区影响显著,将导致其内层结构参数升高而外层降低,近壁区内将呈现远离一组元湍流状态的趋势。此外,流向速度脉动场本征正交分解分析指出,主模态空间结构集中在分离激波及剪切层根部附近而高阶模态以边界层内小尺度正负交替脉动结构为主。低阶重构流场结果表明,前者对应为分离泡低频膨胀/收缩过程而后者表征为分离泡高频脉动。 展开更多
关键词 激波/湍流边界层干扰 膨胀角 本征正交分解 直接数值模拟 超声速
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两方程湍流模型的可压缩性修正及其应用 被引量:8
5
作者 梁德旺 王国庆 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第1期98-104,共7页
本文在不可压两方程湍流模型的基础上进行可压缩性修正 ,给出了k ε、k ω两方程模型的可压缩性修正方程 ,并对亚声平板湍流流动和跨声喷管流动进行了数值模拟 ,得到了较好的结果。从而证实了两方程湍流模型经过可压缩性修正 ,能较好地... 本文在不可压两方程湍流模型的基础上进行可压缩性修正 ,给出了k ε、k ω两方程模型的可压缩性修正方程 ,并对亚声平板湍流流动和跨声喷管流动进行了数值模拟 ,得到了较好的结果。从而证实了两方程湍流模型经过可压缩性修正 ,能较好地模拟可压缩流动。 展开更多
关键词 湍流模型 激波/边界层干扰 可压缩性
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激波/湍流边界层干扰的流动控制技术 被引量:9
6
作者 时晓天 吕蒙 +3 位作者 赵渊 陶善聪 郝乐 袁湘江 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期22-37,共16页
激波/湍流边界层干扰(STBLI)是航空航天领域中广泛存在的一种复杂流动现象,形成条件涵盖跨声速到高超声速,形成环境复杂多样,给飞行器的气动性能和结构安全性带来重大的影响。结合STBLI的典型流动图像介绍了干扰区的重要物理特征;总结... 激波/湍流边界层干扰(STBLI)是航空航天领域中广泛存在的一种复杂流动现象,形成条件涵盖跨声速到高超声速,形成环境复杂多样,给飞行器的气动性能和结构安全性带来重大的影响。结合STBLI的典型流动图像介绍了干扰区的重要物理特征;总结了一些有代表性的STBLI流动控制技术的现状,分析了包括涡流发生器、电磁激励等控制技术的原理、效果及不足;探讨了STBLI流动控制研究中有待于进一步深入研究的问题和方向,为发展实用、高效、针对高超声速条件下的STBLI流动控制技术提供了理论支撑和技术储备。 展开更多
关键词 激波/湍流边界层干扰 流动控制 流动分离 涡流发生器 等离子体激励
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基于LES方法的平板非定常激波/湍流边界层干扰研究 被引量:8
7
作者 潘宏禄 马汉东 沈清 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期242-248,共7页
以高超声速发动机进气道湍流分离控制为应用背景,采用大涡模拟(LES)方法进行马赫数为3.0(唇口附近马赫数约为3.0)的激波/湍流边界层干扰(SWTBLI)流场机理研究。利用扰动循环引入的方法,先得到充分发展湍流场,然后根据斜激波关系式引入... 以高超声速发动机进气道湍流分离控制为应用背景,采用大涡模拟(LES)方法进行马赫数为3.0(唇口附近马赫数约为3.0)的激波/湍流边界层干扰(SWTBLI)流场机理研究。利用扰动循环引入的方法,先得到充分发展湍流场,然后根据斜激波关系式引入激波的方法进行激波/湍流干扰模拟。研究结果显示:充分发展湍流场在激波作用下产生逆压梯度并发生分离;摩阻系数分布与实验结果一致;湍流可以有效减小分离区长度和强度。该研究结果为下一步进气道分离区湍流控制研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 湍流 转捩 超声速边界层 激波/湍流边界层干扰 大涡模拟
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展向振荡对激波/湍流边界层干扰的影响 被引量:8
8
作者 孙东 刘朋欣 童福林 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期111-123,共13页
周期振荡作为一种有效的壁面流动控制手段受到广泛关注,而其对激波/湍流边界层干扰的影响目前鲜有研究。本文采用高精度直接数值模拟(DNS)方法对马赫数2.9、12°激波入射角、强振荡下的激波/湍流边界层干扰进行了系统研究。通过与... 周期振荡作为一种有效的壁面流动控制手段受到广泛关注,而其对激波/湍流边界层干扰的影响目前鲜有研究。本文采用高精度直接数值模拟(DNS)方法对马赫数2.9、12°激波入射角、强振荡下的激波/湍流边界层干扰进行了系统研究。通过与无振荡工况的定量比较,揭示了展向强振荡对干扰区内复杂流动结构的影响规律及作用机制,如分离泡尺度、物面压力脉动非定常特性、物面剪切的非定常特性及统计特征等。研究发现:在展向强振荡作用下,分离点位置提前,间歇区长度增大;同时由于分离泡内强黏性耗散的影响,展向振荡的穿透高度约为分离泡高度的4%,因而对流动结构不会产生实质影响。但展向强振荡会对壁面附近流动造成显著影响,如强振荡诱导的壁面展向速度远大于流向速度,造成流向剪切与展向剪切之间夹角的概率密度函数峰值从0°偏移到80°~90°之间。物面压力及剪切本征正交分解分析表明,展向振荡会导致模态能量从低阶模态向高阶模态转移,降低低频运动的能量占比,增强再附后Grtler涡等壁面附近旋涡结构的强度。 展开更多
关键词 激波/湍流边界层干扰 展向振荡 壁面压力脉动 本征正交分解 概率密度函数
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激波/湍流边界层干扰物面剪切应力统计特性 被引量:7
9
作者 童福林 周桂宇 +2 位作者 周浩 张培红 李新亮 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期34-45,共12页
为了揭示激波/湍流边界层干扰区内物面剪切应力统计特性的演化规律,采用直接数值模拟方法对来流马赫数2.9、12°激波角的入射激波与平板湍流边界层相互作用问题进行了研究。通过与风洞试验数据的比较分析,验证了计算结果的可靠性。... 为了揭示激波/湍流边界层干扰区内物面剪切应力统计特性的演化规律,采用直接数值模拟方法对来流马赫数2.9、12°激波角的入射激波与平板湍流边界层相互作用问题进行了研究。通过与风洞试验数据的比较分析,验证了计算结果的可靠性。系统地探究了干扰区内物面剪切应力的典型特征,如预乘谱、概率密度分布和相干结构等。研究结果表明,分离激波的低频振荡运动对流向及展向分量的预乘谱均没有实质影响,其脉动仍以高频特征为主,低频能量变化较小。干扰区内流向剪切应力概率密度函数分布变化剧烈,分离泡内对数正态分布规律不再适用,而展向剪切应力在干扰区内与正态分布较为接近。相较于上游湍流边界层,分离泡内物面剪切应力矢量夹角与幅值的联合概率密度变化显著,峰值概率降低,峰值范围增大。此外,流向剪切应力脉动场的本征正交分解分析指出,主能量模态与分离激波的低频振荡以及下游再附边界层内的G?rtler-like流向涡结构密切相关。 展开更多
关键词 激波/湍流边界层干扰 物面剪切应力 预乘谱 概率密度函数 本征正交分解
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不同入射激波条件下激波与湍流边界层干扰的实验研究 被引量:6
10
作者 陆小革 易仕和 +2 位作者 牛海波 何霖 冈敦殿 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2020年第10期57-68,共12页
本文在Ma=3.4超声速低噪声风洞中开展了不同入射激波条件下激波与来流壁面湍流边界层干扰的相关实验研究,得到了不同入射激波条件下的精细流场结构、壁面压力、壁面温度分布以及他们之间的相互关系.利用基于纳米示踪的平面激光散射技术(... 本文在Ma=3.4超声速低噪声风洞中开展了不同入射激波条件下激波与来流壁面湍流边界层干扰的相关实验研究,得到了不同入射激波条件下的精细流场结构、壁面压力、壁面温度分布以及他们之间的相互关系.利用基于纳米示踪的平面激光散射技术(NPLS)在单位雷诺数6.30×106m-1条件下获得了激波与湍流边界层干扰典型流场精细的瞬态流动结构图像,并对瞬态流动图像进行统计分析,得到的诱导激波振荡位置满足正态分布.同时利用大气数据系统得到了不同入射激波条件下干扰区的壁面压力分布,以及不同入射激波强度下分离区流动结构与壁面压力变化的关系.利用温敏漆(TSP)技术,得到不同入射激波条件下干扰区模型壁面温度分布,分析了激波与湍流边界层干扰过程中出现G?rtler涡引起的条带结构与入射激波强度的关系. 展开更多
关键词 超声速边界层 激波与湍流边界层干扰(SWTBLI) 纳米示踪的平面激光散射技术(NPLS) 温敏漆(TSP)
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应用GAO-YONG湍流模式数值模拟三维激波/湍流边界层干扰 被引量:6
11
作者 闫文辉 高歌 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2193-2200,共8页
应用GAO-YONG可压缩湍流模式数值模拟了三维激波/湍流边界层干扰算例之一——单鳍流动.攻角20°,来流马赫数2.93,雷诺数9.8×105.对流项和扩散项分别采用Roe格式和二阶中心差分格式计算.Runge-Kutta显示时间推进方法求解了半离... 应用GAO-YONG可压缩湍流模式数值模拟了三维激波/湍流边界层干扰算例之一——单鳍流动.攻角20°,来流马赫数2.93,雷诺数9.8×105.对流项和扩散项分别采用Roe格式和二阶中心差分格式计算.Runge-Kutta显示时间推进方法求解了半离散的控制方程.包括壁面压力分布,边界层内流动偏移角等在内的计算值与试验数据进行了比较.准确地预测出了三维激波/湍流边界层干扰流场的主要流动特性——λ波结构,主分离涡核,膨胀区,滑移线等.计算与Alvi等提出的单鳍流动的理论模型符合很好,得到了平板表面压力以及分离线、再附线等在单鳍流动中所独有的半圆锥特性. 展开更多
关键词 激波/湍流边界层干扰 GAO-YONG可压缩湍流模式 单鳍流动 数值模拟
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三维管内激波/湍流附面层干扰流场的数值模拟 被引量:5
12
作者 梁德旺 王国庆 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期139-144,共6页
给出了可压缩性及曲率修正两方程湍流模型 ,用它对跨音速三维喷管管内激波 /湍流附面层干扰流场进行了数值模拟 ;给出了不同纵向截面上的激波结构、等马赫线图和四周固壁上的摩擦力线谱。将计算所得的摩擦力线谱、激波结构与实验结果进... 给出了可压缩性及曲率修正两方程湍流模型 ,用它对跨音速三维喷管管内激波 /湍流附面层干扰流场进行了数值模拟 ;给出了不同纵向截面上的激波结构、等马赫线图和四周固壁上的摩擦力线谱。将计算所得的摩擦力线谱、激波结构与实验结果进行了比较。分析了横截面上的流动结构 ,计算与实验吻合较好 ,进一步证实可压缩性及曲率修正两方程湍流模型能够较好地模拟激波 /湍流附面层干扰流场 ,满足工程设计和分析要求。 展开更多
关键词 三维管 激波 湍流 附面层干扰 流场模型 数值模拟
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跨声速和超声速流中激波/边界层干扰数值模拟 被引量:6
13
作者 谭杰 金捷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期394-400,共7页
对SST湍流模型中的Bradshaw常数a1进行了修正,并对跨声速和超声速流中激波/边界层干扰进行了数值模拟研究,空间离散采用二阶精度差值的低耗散通量分裂格式(LDFSS),时间离散采用对称高斯-赛德尔(SGS)算法。结果表明:在跨声速流动中,计算... 对SST湍流模型中的Bradshaw常数a1进行了修正,并对跨声速和超声速流中激波/边界层干扰进行了数值模拟研究,空间离散采用二阶精度差值的低耗散通量分裂格式(LDFSS),时间离散采用对称高斯-赛德尔(SGS)算法。结果表明:在跨声速流动中,计算得到的壁面压力分布、分离区长度和速度剖面都与实验值吻合较好,而且很好地模拟了典型的λ激波结构;在超声速流动中,修正后模型的计算精度较原始模型有了较大改善,计算得到壁面压力分布和分离点的位置都和实验值吻合较好。 展开更多
关键词 激波/边界层干扰 数值仿真 剪切应力输运湍流模型
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Study on Internal Supersonic Flows with Pseudo-shock Wave Using Liquid Crystal Flow Visualization Method 被引量:2
14
作者 王东屏 兆文忠 +1 位作者 杉山弘 东条启 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2005年第2期102-107,共6页
The flow visualization technique using shear-sensitive liquid crystal is applied to the investigation of a Mach 2 internal supersonic flow with pseudo-shock wave (PSW) in a pressure-vacuum supersonic wind tunnel. It... The flow visualization technique using shear-sensitive liquid crystal is applied to the investigation of a Mach 2 internal supersonic flow with pseudo-shock wave (PSW) in a pressure-vacuum supersonic wind tunnel. It provides qualitative information mainly concerning the overall flow structure, such as the turbulent boundary layer separation, reattachment locations and the dimensionalities of the flow. Besides, it can also give understanding of the surface streamlines, vortices in separation region and the corner effect of duct flow. Two kinds of crystals with different viscosities are used in experiments to analyze the viscosity effect. Results are compared with schlieren picture, confirming the effectiveness of liquid crystal in flow-visualization. 展开更多
关键词 surface flow visualization turbulent boundary layer separation pseudo-shock-wave shock wave/turbulent boundary layer interaction shear-sensitive liquid crystal comer effect
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膨胀效应对激波/湍流边界层干扰的影响 被引量:5
15
作者 童福林 周桂宇 +1 位作者 孙东 李新亮 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期38-52,共15页
采用直接数值模拟方法对来流马赫数2.9,30°激波角的入射激波与膨胀角湍流边界层干扰问题进行了数值研究。入射激波在壁面上的名义入射点固定在膨胀角角点,膨胀角角度分别取为0°、2°、5°和10°。通过改变膨胀角... 采用直接数值模拟方法对来流马赫数2.9,30°激波角的入射激波与膨胀角湍流边界层干扰问题进行了数值研究。入射激波在壁面上的名义入射点固定在膨胀角角点,膨胀角角度分别取为0°、2°、5°和10°。通过改变膨胀角角度,考察了膨胀效应对干扰区内复杂流动现象的影响规律和作用机制,如分离泡、物面压力脉动特性、膨胀区湍流边界层和物面剪切应力脉动场等。研究发现,膨胀角角度的增大使得分离区流向长度和法向高度急剧降低,尤其是在强膨胀效应下分离泡形态呈现整体往下游偏移的双峰结构。物面压力脉动功率谱结果表明,膨胀角为2°和5°时,分离激波的非定常运动仍表征为大尺度低频振荡,而膨胀角为10°,强膨胀效应极大地抑制了分离激波的低频振荡,加速了下游再附边界层物面压力脉动的恢复过程。膨胀区湍流边界层雷诺剪切应力各象限事件贡献和出现概率呈现逐步恢复到上游湍流边界层的趋势,G?rtler-like流向涡结构展向和法向尺度变化剧烈,同时在近壁区将诱导生成大量小尺度流向涡。此外,物面剪切应力脉动场的本征正交分解分析指出,膨胀效应的影响体现在低阶模态能量的急剧降低从而使得高阶模态的总体贡献相对升高。 展开更多
关键词 激波/湍流边界层干扰 膨胀角 本征正交分解 物面剪切应力脉动 分离泡 直接数值模拟
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湍流普朗特数在高超声速绕流中的修正
16
作者 刘景源 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第1期1-5,共5页
为精确模拟高超声速激波/湍流边界层干扰导致的复杂非平衡湍流流动,提出一种湍流普朗特数修正模型。应用数值模拟及理论分析方法,对高超声速来流马赫数为9.22的平板、压缩拐角等绕流进行数值分析,评估了所提出的湍流普朗特数修正模型。... 为精确模拟高超声速激波/湍流边界层干扰导致的复杂非平衡湍流流动,提出一种湍流普朗特数修正模型。应用数值模拟及理论分析方法,对高超声速来流马赫数为9.22的平板、压缩拐角等绕流进行数值分析,评估了所提出的湍流普朗特数修正模型。数值模拟结果与实验数据及Kays湍流普朗特数模型的对比表明:对高超声速复杂流动,湍流普朗特数应进行修正,提出的经湍流非平衡参数修正的湍流普朗特数修正模型与原模型及Kays模型相比,给出的壁面压强、壁面热流更精确,壁面最大热流相对误差小于6%。 展开更多
关键词 高超声速 激波/湍流边界层干扰 气动热 湍流普朗特数 数值模拟
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压缩拐角强激波边界层干扰直接数值模拟研究
17
作者 郭同彪 张吉 李新亮 《空天防御》 2024年第2期29-35,共7页
激波/湍流边界层干扰是高超声速飞行中常见的流动现象,平板-压缩拐角存在于飞行器进气道、翼舵等,是研究激波/湍流边界层干扰的标准构型。采用直接数值模拟方法研究了马赫数6.0、40°压缩拐角的高超声速强激波/湍流边界层干扰问题... 激波/湍流边界层干扰是高超声速飞行中常见的流动现象,平板-压缩拐角存在于飞行器进气道、翼舵等,是研究激波/湍流边界层干扰的标准构型。采用直接数值模拟方法研究了马赫数6.0、40°压缩拐角的高超声速强激波/湍流边界层干扰问题。在上游湍流边界层内,近壁流动以高低速条带结构为主;当流动进入干扰区后,流向条带消失,同时形成具有三维特征的流动结构。在强激波作用下,分离长度超过10个边界层厚度。流动再附后,壁面摩阻、压力及其脉动峰值分别达到上游湍流边界层的8.9、36和124倍。干扰区内湍动能强度显著增加,其峰值是边界层峰值的6.4倍。研究发现激波运动、分离剪切层是湍动能强度增加的主要原因。 展开更多
关键词 激波/湍流边界层干扰 直接数值模拟 流动结构 流动分离 湍动能
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激波/湍流边界层干扰分离泡直接数值模拟 被引量:4
18
作者 童福林 董思卫 +1 位作者 段俊亦 李新亮 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期130-144,共15页
采用直接数值模拟(DNS)方法对来流马赫数为2.25、33.2°激波角的入射激波/平板湍流边界层干扰分离泡进行了数值研究。在验证了计算结果可靠性的基础上,通过分析比较3个不同展向站位分离泡的非定常运动特性、分离微团几何特征和相干... 采用直接数值模拟(DNS)方法对来流马赫数为2.25、33.2°激波角的入射激波/平板湍流边界层干扰分离泡进行了数值研究。在验证了计算结果可靠性的基础上,通过分析比较3个不同展向站位分离泡的非定常运动特性、分离微团几何特征和相干结构等,定量考察了三维展向结构差异的影响规律。研究发现,分离泡存在复杂的三维结构,其流向长度明显大于法向高度和展向宽度,整体上沿展向呈现中间高两边低的扁平型单峰结构。分离泡面积脉动预乘功率谱结果表明,分离泡的非定常运动表征为大尺度低频膨胀/收缩过程,其展向三维结构对峰值频率的影响较小,且分离泡两侧略滞后于中间。采用经验模态分解(EMD)方法对分离泡低频膨胀/收缩过程进行了条件统计分析。统计结果表明,膨胀和收缩运动对分离微团几何特征没有实质影响,各展向站位分离微团高度/长度比值的概率峰值出现在0.1附近,同时分离微团面积和法向高度近似满足二次方分布。此外,流向速度脉动场的本征正交分解(POD)分析指出,分离泡的非定常运动与低阶模态密切相关,而高阶模态的贡献相对较小。采用前10个低阶模态可以准确重构出分离泡的低频膨胀/收缩过程。 展开更多
关键词 激波/湍流边界层干扰 分离泡 低频膨胀/收缩 经验模态分解 本征正交分解
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压缩-膨胀湍流边界层平均摩阻分解 被引量:4
19
作者 段俊亦 童福林 +1 位作者 李新亮 刘洪伟 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期63-74,共12页
采用直接数值模拟对来流马赫数2.9、24°压缩-膨胀折角构型中激波与湍流边界层干扰问题进行了研究。重点关注膨胀折角法向高度对激波干扰区以及下游平板边界层流动的影响。研究发现,当高度足够大时,激波干扰区内未受下游膨胀波的影... 采用直接数值模拟对来流马赫数2.9、24°压缩-膨胀折角构型中激波与湍流边界层干扰问题进行了研究。重点关注膨胀折角法向高度对激波干扰区以及下游平板边界层流动的影响。研究发现,当高度足够大时,激波干扰区内未受下游膨胀波的影响,此时的流动特征与传统的压缩折角干扰构型一致。高度较小时,脱体剪切层的再附过程受到下游膨胀波的加速影响,导致再附点向上游移动,分离泡发生剧烈收缩。对上、下游平板湍流边界层应用了平均摩阻分解技术,比较了湍流边界层在平衡和非平衡状态下的差异。分析发现,膨胀折角区域的高摩阻现象主要与摩阻分解后的C_(f1)项与C_(f3)项相关。高度变化对C_(f1)项影响较小,而对C_(f2)项影响显著。高度变化体现在:下游平板上Görtler涡结构强度以及层流化现象对C_(f2)项贡献的差异。 展开更多
关键词 激波/湍流边界层干扰 压缩-膨胀折角构型 直接数值模拟 平均摩阻分解 Görtler涡
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液晶显示方法研究管内马赫数4拟似冲击波流动 被引量:1
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作者 王东屏 兆文忠 +1 位作者 杉山弘 东条启 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期521-525,共5页
在一个压力-真空型超声速风洞中,剪切应力敏感的液晶表面流动显示技术被用来研究方管内马赫数4拟似冲击波的超声速流动。实验是在日本室兰工业大学的超声速风洞中进行。它提供了关于测试表面流动结构的定性信息,诸如湍流边界层分离和再... 在一个压力-真空型超声速风洞中,剪切应力敏感的液晶表面流动显示技术被用来研究方管内马赫数4拟似冲击波的超声速流动。实验是在日本室兰工业大学的超声速风洞中进行。它提供了关于测试表面流动结构的定性信息,诸如湍流边界层分离和再附,以及边界层流动的维数等。液晶显示结果与纹影实验照片和油膜方法进行比较,证实了它是一种非常有效的表面流动显示工具。 展开更多
关键词 拟似冲击波 表面流动显示 剪切-敏感液晶 冲击波/湍流边界层相互作用 湍流边界层分离
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