三维平面超声速剪切层失稳结构和混合增强的数值模拟

摘要

本文采用直接数值模拟方法对Ma<,c>=0.5的三维平面超声速自由剪切层进行了计算.文中采用三阶精度的有限差分方法求解了Navier-Stokes方程.首先,对二维扰动波的传播进行了模拟,对其失稳特性进行了分析,发现流动可自然调制出一个非常弱的三维波.将该三维波以亚谐频率附加在原二维波上,可以发现剪切层的失稳过程被极大地增强了.可以明显地观察到,剪切层的失稳结构发展出强度迅速增加的后掠涡结构,这个方法对于混合增强非常有效.该计算还表明,对于超声速平面混合层,二维和三维干扰方法可产生完全不同的失稳过程.