【摘 要】
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高超声速飞行器在飞行过程中,表面的防热层会由于高温而发生烧蚀,防热层在烧蚀过程中会产生大量的气体及其他烧蚀产物引射到边界层内,我们称这种现象为质量引射。质量引射会影响飞行器的流动稳定性。本文以Ma=6的高超声速钝板为研究对象,采用直接数值模拟方法（DNS）和线性稳定性理论（LST）,通过定义N值修正量ΔN来定量研究质量引射对流动稳定性的影响,分析了二维情况下质量引射不同参数对扰动演化的影响,包括引
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高超声速飞行器在飞行过程中,表面的防热层会由于高温而发生烧蚀,防热层在烧蚀过程中会产生大量的气体及其他烧蚀产物引射到边界层内,我们称这种现象为质量引射。质量引射会影响飞行器的流动稳定性。本文以Ma=6的高超声速钝板为研究对象,采用直接数值模拟方法（DNS）和线性稳定性理论（LST）,通过定义N值修正量ΔN来定量研究质量引射对流动稳定性的影响,分析了二维情况下质量引射不同参数对扰动演化的影响,包括引射速度幅值、引射宽度、位置、组合以及体积流量,研究了三维扰动波对其的影响;计算了特定宽度和引射速度幅值下的三维质量引射,分析了三维质量引射对流动稳定性的影响。通过对不同工况数值模拟结果的分析,得到了如下结论:1.质量引射会使得第二模态中性曲线向下凹陷,凹陷程度随引射速度幅值、引射区域宽度增大而增大;质量引射对不稳定扰动波有不稳定作用,且体积流量是影响边界层流动稳定性的关键性因素,体积流量相同时,对扰动波的不稳定作用相同;当引射位置接近扰动波中性曲线的下支界时,质量引射对该扰动波的不稳定作用最明显;当体积流量较小时,质量引射组合放置能起到叠加单个质量引射作用的效果;质量引射对三维扰动波同样具有不稳定作用,在某一展向波数下,不稳定效果最明显,当β为0或无穷大时,不稳定效果较弱。2.ΔN可以定性的描述质量引射对边界层流动稳定性的影响,ΔN>0表示质量引射使得扰动波更不稳定,ΔN<0表示质量引射使得扰动波稳定;当q=10时,在一定频率范围内,ΔN可以达到3,这时在转捩预测中必须考虑。3.在钝板上添加三维质量引射,在引射区域下游会出现一个明显的涡结构,三维质量引射对扰动波还是起不稳定作用。4.就本文的研究工况而言,LST预测得到的N值修正与DNS结果相近,LST可以定量研究质量引射对流动稳定性的影响。
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