高马赫数下凹槽内静动态流场特性及抛物体下落过程流固耦合数值计算

摘要

凹槽结构虽然简单，但是在高马赫数下，当气体流过其内部时，却有着复杂的流动特性，其流动的机理特性一直以来受到国内外的研究。当马赫数超过音速时，气流沿着凹槽壁面流过凹槽时，会发生边界层分离，在凹槽前壁面出现膨胀波，在凹槽后壁面出现激波，并且气流与凹槽内或后壁面相撞击，会形成强烈的噪声和振动，可能引起凹槽内的装置设备及电子控制元件振动和结构的疲劳损坏。
　　 本文首先在高马赫数下对不同的湍流模型的计算结果与实验结果进行了对比分析，发现在高马赫数下，采用k-ω模型能很好的模拟凹槽的流动特性。
　　 本文针对不同长深比的凹槽在来流马赫数为2.16和2.86的条件下，通过在后壁面开斜角0°、30.2°和38.7°研究了：(1)静态流动特性。对不同长深比的凹槽在后壁面不同斜角下的流动特性进行计算，讨论了不同长深比和不同斜角的凹槽的压力系数分布，并通过压力系数来确定凹槽内的流动类型。(2)动态流动特性。由于在开式凹槽内形成了大的回流，本文对三种不同长深比的开式流动凹槽进行了动态特性分析，讨论了开式流动凹槽内压力的周期性振荡情况和凹槽内的噪声。