对于高超声速飞行器来说,在热防护设计中为了减少前缘因高速而产生的热量,一般都将前缘设计成带有钝度的,钝度对高超声速飞行器流动稳定性和转捩位置的影响情况是值得研究的。本文以零攻角高超声速钝锥边界层为研究对象,针对Stetson＆Rushton实验中出现的转捩反转现象进行了数值和理论分析。选取与实验工况相同的来流条件,头部半径分别为4mm、12.7mm、20mm、30mm、38.1mm、50mm、60mm、80mm等八种情形进行计算。对不同钝度的球锥的扰动演化线性和非线性过程进行直接数值模拟和分析,分别研究了扰动线性和非线性作用对基本流场及流动稳定性的影响。通过分析研究得到以下结论:1、通过直接数值模拟方法得到了不同钝度下的基本流场,经分析发现,以钝头半径无量纲后,钝度的变化体现为雷诺数的变化,钝度增大,边界层内粘性力减小,边界层变薄。对有量纲情形钝度越大则边界层厚度越厚,边界层内的速度变化越缓。2、在基本流入口引入小幅值第二模态波,平均流场与基本流场相同,说明小扰动波对基本流场没有发生改变,引入小扰动后的流动稳定性与基本流的结果一致。对不同钝度基本流的流动稳定分析表明,随着钝度的增大,基本流的第二模态不稳定区域向下游低频方向移动,且不稳定区域的范围变窄,最大增长率随钝度增大而变小,说明边界层内的第二模态随钝度增大而更加稳定。通过e N方法对转捩位置进行预测,发现转捩位置随钝度的增加而向后移动,这与已有的数值结果是吻合的。3、在基本流入口引入有限幅值的第二模态不稳定波后,扰动幅值快速增长,扰动的非线性作用对基本流剖面有明显的修正,得到的平均流场速度剖面出现了不同于基本流的新拐点。对平均流场进行流动稳定性分析发现,流动稳定性特征发生了显著变化,第二模态波的频率范围不断减小,而第一模态波的频率范围增大,即,第二模态波越来越稳定,而第一模态波明显增长。计算发现:取无量纲相同位置或有量纲相同位置处引入扰动,都没有出现实验中的转捩反转现象。因此,有关转捩反转的影响因素尚需要进一步研究。