高超声速钝锥边界层中不同扰动对转捩影响的数值研究

本文探讨的是"小攻角高超声速钝锥边界层中不同扰动对转捩的影响"，发表于2010年，主要关注的是高速气流中的钝锥边界层中，特别是当来流马赫数(Ma)为6，攻角为1°，半锥角为5°时，边界层内扰动对转捩过程的影响。作者通过数值模拟方法，首先研究了边界层中微小扰动的动态演化，将其与流动稳定性理论进行了比较。研究发现，在这种特定的流场条件下，线性流动稳定性理论能够相当准确地预测扰动的增长速率。 进一步的研究集中在不同频率分布的扰动对转捩位置的影响上。计算结果显示，转捩位置并非均匀分布在周向，而是与进入边界层的扰动幅值和频率密切相关。具体来说，某个子午面上的转捩位置由该区域最不稳定波在入口处的幅度决定。这个发现有助于解释风洞实验中观察到的一些现象，例如，在小攻角圆锥转捩实验中，背风面通常比迎风面先发生转捩，而迎风面随后转捩，这与背景扰动的特性有关。 论文还讨论了为何在背风面附近，转捩位置会出现所谓的"凹陷"现象，这可能与特定的边界层结构和来流条件相互作用的结果。这种现象的出现强调了在高超声速飞行器设计中，理解和控制边界层转捩的重要性，因为这直接影响到飞行器的性能和稳定性。 本文的关键词包括转捩、攻角、钝锥和高超声速，其研究成果不仅对理论研究有重要意义，也为工程实践中的钝锥边界层转捩预测提供了新的见解。通过对比实验和理论分析，论文揭示了高超声速有攻角圆锥转捩问题的复杂性，并为进一步改进飞行器设计提供了宝贵的参考依据。