超音速边界层对自由流中空间局部周期扰动感受性问题的研究

摘要

边界层流动稳定性的研究在理论和工程技术领域都有着重要的意义,而边界层感受性研究在流动稳定性的研究过程当中占据着非常重要的地位.本文通过数值模拟的方法,研究了超音速边界层对自由流中局部扰动的感受性问题.文章系统研究了自由流中空间局部的周期扰动在边界层当中激发出的不稳定波的特性； 讨论了自由流中局部扰动的频率、空间尺度对边界层感受性的影响；并研究了自由流中扰动在边界层中激发出不稳定波的作用机理.本文主要得到以下结论: 1.在边界层外的流场中引入空间局部的周期变化的体积力后,在施加体积力的位置附近会产生扰动速度散度正负交替的周期变化,这相当于在流场中添加了沿马赫波运动的周期变化的体积源.当体积源向壁面传播与边界层作用,会在边界层内产生局部振动. 2.边界层内产生局部振动会引起边界层中向下游传播的扰动波,当体积源的频率与边界层中不稳定波的频率相同时,就可以激发出边界层内的不稳定波. 对于小幅值扰动,激发的扰动波幅值的演化与线性稳定性理论分析结果一致. 3.对于给定的扰动频率,边界层内激发出的扰动波的强度与施加的空间局部的周期体积力扰动的空间尺度有关,有一个最佳的空间尺度可以激发最强的扰动波.

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文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2感受性研究简介

1.3本文的目的和意义

第二章控制方程及计算方法

2.1计算问题整体介绍

2.2基本控制方程

2.3通量分裂

2.4网格离散

2.5边界条件

2.6扰动的引入

第三章计算结果及其分析

3.1基本流的计算

3.2基本流场中小扰动的演化问题

3.3自由流中空间局部的周期扰动对流场的影响

3.4边界层中扰动识别

3.5不同频率激发的T-S波

3.6局部扰动的空间尺度对激发T-S波幅值的影响

3.7产生机理的分析

第四章结论

参考文献

发表论文和参加的科研情况

致谢