超声速飞行器通常会伴有边界层转捩、湍流边界层、激波、激波/边界层干扰等复杂流场结构,而对飞行器性能造成不利影响,所以常采用流动控制方法对其进行改善。作为一种流动控制技术,微射流可有效控制超声速流场中的激波、流动分离、非定常压力震荡等流动现象,在超声速流动控制领域有广泛的应用前景。本文选取24~o压缩拐角计算模型,对不同微射流作用下的超声速流场进行了数值研究,喷射方向与来流垂直。微射流与超声速来流相互作用会产生弓形激波、桶状激波、马赫盘、正反向旋转涡对。弓形激波作用下会减小其下游流动速度而削弱拐角区分离激波强度。涡对作为主要控制者,其下洗作用会将高能流体带入到边界层近壁面处使其速度分布更加饱满,从而增强了边界层抗逆压能力,可以有效抑制流动分离。文中分别从注入压力、流向位置、喷管类型三个方面对微射流的控制机理进行了研究。不同注入压力微射流对超声速流场的控制研究表明:注入压比(注入总压/来流总压)不小于0.6的微射流产生的涡对强度大、衰减弱,且各流向位置处涡核与壁面间距较大,这样的涡对可以引入更高能量流体到边界层近壁面处,使其不易分离。权衡控制效果和注入能量认为,注入压比为0.6的微射流为最优方案,在其作用下,拐角区分离面积被减小了近70%、激波交汇点与壁面的距离被降低了近37%、分离激波强度被削弱近12%。不同流向位置微射流对超声速流场的控制研究表明:注入压比为0.6时,微射流作用下对其下游约15倍出口直径距离内的近壁面低能流体激活能力呈增强趋势,随后逐渐减弱,所以将微射流布置在分离位置附近充分利用这段控制优势有利于抑制分离,在其作用下,分离区面积被削减近90%、激波交汇点与壁面的距离降低了近40%、分离激波强度被削弱了近14%。不同喷管类型微射流对超声速流场的控制研究表明:注入压比为0.6时,由于出口速度高,拉瓦尔喷管微射流与来流作用产生的涡核位置相对壁面较远,带入到边界层底部的流体能量更高,而使边界层更加饱满不易分离,在其作用下虽没进一步减小分离区面积,但却将分离区长度削减更多,近70%,激波交汇点与壁面的间距被降低达50%,分离激波强度被削弱约15%。