【摘 要】
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激波/湍流边界层相互作用广泛存在于(高)超声速流动中,对激波与湍流边界层相互作用的深入研究在航空航天和武器装备研制中具有重要的工程意义。目前上游凸起物对于激波/湍流边界层相互作用的影响相关的研究较为充分,但是针对凸起物位于相互作用区域下游时其扰动会对激波/湍流边界层相互作用产生怎样的影响这一问题,目前的研究较少。本文采用实验研究的方法,在马赫3.4条件下,研究了下游凸起物对激波/湍流边界层相互作用
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激波/湍流边界层相互作用广泛存在于(高)超声速流动中,对激波与湍流边界层相互作用的深入研究在航空航天和武器装备研制中具有重要的工程意义。目前上游凸起物对于激波/湍流边界层相互作用的影响相关的研究较为充分,但是针对凸起物位于相互作用区域下游时其扰动会对激波/湍流边界层相互作用产生怎样的影响这一问题,目前的研究较少。本文采用实验研究的方法,在马赫3.4条件下,研究了下游凸起物对激波/湍流边界层相互作用的影响规律。随着凸起物与斜激波入射位置之间距离的变化,激波/湍流边界层相互作用区域受到的扰动也会发生变化。采用了纹影技术、基于纳米粒子的平面激光散射技术、油流技术和高频压力测量技术对激波/湍流边界层相互作用展开了研究,结合瞬时流场结构、平均流场结构、壁面流线分布和压力信号能量分布等信息,分析了激波/湍流边界层相互作用变化规律。相互作用区域和分离区域流向长度会随着凸起物靠近激波入射点而增加,但是凸起物对分离区域的展向长度的影响很小。凸起物的存在会使诱导激波低频振荡的特征频率增加,但是随着凸起物靠近激波入射点,诱导激波低频振荡的特征频率会呈现出下降的趋势。不同展向宽度的凸起物产生的扰动强度也会有差别。在斜激波入射点下游40mm处放置四种不同宽度的凸起物,利用流动显示和测压等手段对不同展向宽度凸起物对激波/湍流边界层相互作用的影响进行了实验研究。随着凸起物宽度的增加,激波/湍流边界层相互作用的相互作用区域长度和流向分离长度也会增加,但是凸起物对分离区域的展向长度的影响仍然较小。诱导激波的低频振荡特性也会受到凸起物的影响,凸起物宽度的增加会使诱导激波振荡的区域整体向上游移动,但是振荡区域的长度可以认为是保持不变的,直至分离区域和下游的马蹄涡产生连接现象时,诱导激波的振荡区域会明显变长,增加了1/5。随着凸起物宽度增加,诱导激波低频振荡的特征频率会呈现出下降的趋势。
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