超声速条件下后台阶流场结构显示与压力分析实验研究

摘要

文章论述了在马赫数Ma=3.4的低噪声、吸气式超声速风洞中,分别采用传统的纹影技术和NPLS(Nano-tracer Planar Laser Scattering)技术,对台阶高度h=3mm的后台阶在层流和受粗糙带影响两种流态的流场结构显示进行了实验研究,并采用压力扫描阀系统对其下游局部壁面的压力进行了测量.两种流动显示手段都能够揭示流场的空间结构特征,包括台阶后缘处膨胀波、回流区后的再附激波,回流区长度以及边界层的分离、边界层的再附等方面的不同特征.研究结果显示,超声速来流在台阶后缘处由于流道突然变大而发生膨胀,台阶下游壁面X/h=0到X/h=9的区域产生回流区,来流为层流时再附激波之后边界层发生转捩过度为湍流过程中的K-H不稳定涡结构也清晰可见,压力采集系统测量计算的结果也揭露出流动经过再附激波,静压呈现增大的趋势.