剪切流中非线性超音速不稳定波的发声机理及特征

摘要

超音速不稳定波是导致高马赫数剪切流失稳和转捩的主要不稳定模态.由于其传播速度相对来流大于音速,这种模态以马赫波的形式辐射到远场,从而产生强烈的声场.本文运用渐近匹配法和多重尺度法,分析了这种超音速扰动的非线性演化和马赫波的辐射过程.考察的重点是相对较弱的扰动,对此非平行性影响是必须同时考虑的重要因素.本文推导出控制不稳定波非线性演化的幅值方程,其中的非线性项来自临界层.不稳定波产生的声场分布可由幅值函数表示,该理论结果成功地解释了实验观测和直接数值模拟结果.