高超声速边界层中e-N方法转捩难题与解决策略

"转捩预测的e-N方法在高超声速边界层中遇到的关键问题主要涉及如何有效地处理三维边界层中的扰动波放大率积分。e-N方法，特别是基于鞍点法的积分策略，通常建议沿着群速度为实数的方向进行，因为这被认为是最严格的数学处理方式。然而，在实际应用中，尤其是在直接数值模拟（DNS）中，可能会遇到困难：当扰动波包在高超声速边界层中传播时，可能存在无法同时保持参数（如波数）连续变化且群速度为实数的解的情况。 苏彩虹教授的研究通过结合直接数值模拟和线性稳定性分析，深入探讨了这一问题的根源。她发现，在某些特定条件下，e-N积分可能由于边界层的复杂性或流场的非线性特性而中断。这种中断可能导致转捩预测的不确定性，因为依赖于这条路径的放大率计算可能不再适用。 针对这个问题，苏彩虹教授提出的解决方案并非简单地替换积分方法，而是强调了对边界层动态特性的深入了解和适应性策略。她建议在遇到这类困境时，应考虑采用变分方法或者自适应积分路径，以便在保持物理意义的同时，尽可能找到近似的连续解。此外，她还提倡将线性稳定性理论与非线性动力学模型相结合，以更全面地评估扰动的发展趋势和转捩的可能性。 这篇首发论文揭示了转捩预测的e-N方法在高超声速边界层中面临的挑战，提出了新的思考角度和解决策略，这对于理解和改进此类复杂流体系统中的转捩预测具有重要的理论和实践价值。"