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可压缩混合层流动的研究,对于研究湍流机理以及燃烧、噪声控制问题和推进系统设计等应用领域都是十分必要的。本文以二维可压缩混合层作为研究对象,首先用相似性解建立基本流场,分别计算亚声速和超声速工况下混合层的基本流动。再根据线性稳定性理论分析以及非线性抛物化方程分别对不同情况下的扰动演化进行数值模拟,根据计算结果用基尔霍夫积分求解远场声波扰动。 1.在混合层中,随着马赫数的增大,二维T-S波的最大增长率逐渐减小。根据计算发现,亚音速情况下,二维波的非线性作用比较明显,扰动增长率较大,扰动幅值沿流向很快达到峰值不再增长。而在超音速情况下,二维波的最大增长率变化较为缓慢,但是扰动幅值达到峰值的位置也相对更靠后。 2.用非线性PSE对二维可压缩超音速以及亚音速混合层中不稳定波的特性进行计算。在亚音速工况中,由于上下两侧的速度差异较小,因此亚音速混合层中的扰动分布也相对对称,涡结构也较为明显,不同涡之间压力变化也比较大,能够清楚的看到涡的旋转,合并;在超音速工况中,由于速度比比较大,超音速混合层中的扰动分布则较为不均匀,扰动等值线沿着某一角度分布,涡结构之间的变化也较为不明显。涡与涡之间没有明显的相互作用,分布较为紧密。 3.根据基尔霍夫积分方法对不同工况下的混合层远声场进行计算。分别求得亚音速和超音速的远场压力扰动分布,对不同情况下的混合层声辐射特性进行了定性的分析。在亚音速混合层中,在远声场中观测到对涡状的流场结构,但是没有捕捉到声辐射的明显特征。在超音速混合层中,在高速侧远声场的扰动表现出马赫波形式的声辐射现象。