非定常同向激波边界层相互作用的实验和数值研究

摘要

运动激波与波前同向运动气流诱导边界层相互干扰问题是空气动力学中一个非常新的研究课题.弄清波前有同向气流条件下壁面边界层对运动激波的影响,是研究流场中激波运动规律不可缺少的一环,有着很高的学术价值,.在该文中,研究人员实验与数值模拟相结合,研究了稀疏波的破膜式双驱动激波管内运动激波与波前同向运动气流诱导边界层相互干扰问题,获得了干扰后流场的主要特征.采用实验室新配置的红宝石脉冲激光器,研究人员尝试了用激光全息双曝光技术来捕捉流场中的运动激波,并对入射激波在矩形点台上的反射和绕射流场进行了研究,获得了较为清晰的激光全息又曝光实验照片,为实验与数值计算的有效结合和将来的进一步深入研究打下了良好的基础.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第一节激波与边界层相互作用的研究背景及分类

§1.1.1激波与边界层相互作用的研究背景

§1.1.2激波与边界层相互干扰的分类

第二节激波边界层相互作用的研究进展

§1.2.1定常激波与边界层的相互干扰

§1.2.2激波在激波管端壁反射后与管壁边界层相互作用的研究

§1.2.3运动激波与波前同向气流诱导边界层相互作用的研究

第三节激波边界层相互干扰的控制

§1.3.1激波边界层干扰的主动控制

§1.3.2激波与边界层相互干扰的被动控制

第四节本文的主要工作

第二章数学模型和数值方法

第一节数学模型

§2.1.1控制方程

§2.1.2坐标变换

第二节网格设计

§2.2.1代数方法生成网格

§2.2.2偏微分方程网格生成方法

第三节湍流模型

第四节差分方法

第五节验证算例

§2.5.1激波绕过900角平台的流动

§2.5.2超声速气流流过压缩角时激波与湍流边界层的相互干扰

第三章实验设备和原理

第一节激波管中运动激波与非定常边界层干扰的实现及实验设备

§3.1.1激波管内边界层的产生

§3.1.2激波与非定常边界层干扰的实现

§3.1.3实验设备和原理

第二节激光全息干涉法测量流场的原理和应用

§3.2.1全息摄影基本原理

§3.2.2激光全息流场显示和双曝光全息术在气动实验中的运用

§3.2.3激波绕过矩形凸台的实验结果

第四章结果与讨论

第一节运动激波与波前同向运动气流诱导边界层的相互干扰

§4.1.1实验结果

§4.1.2计算结果

§4.1.3结果分析与讨论

第二节端壁反射激波与边界层相互干扰的吸气控制

§4.2.1端壁反射激波的构造

§4.2.2壁面吸气对反射激波与边界层干扰的控制

第五章本文总结

致谢

参考文献

附：作者读研期间发表论文情况