高超声速MHD球头激波脱体距离理论求解

摘要

高超声速飞行器强激波后高温气体形成具有导电性的等离子体流场,电离气体为磁场应用提供了直接工作环境,磁流体流动控制技术利用外加磁场影响激波后的离子或电子运动规律,这可以有效改善高超声速飞行器气动特性.激波脱体距离作为高超声速磁流体流动控制较为直观的气动现象,受到研究者重点关注;磁场添加后激波脱体距离发生变化,其变化幅度直接反映磁控效果,然而基于高超声速磁流体流动控制的相关理论模型较少,需要进一步发展.本文基于低磁雷诺数假设和偶极子磁场分布的条件,通过对连续方程沿径向积分以及对动量方程采用分离变量的方法,推导了高超声速磁流体流动控制下的球头激波脱体距离解析表达式.理论分析结果表明,激波脱体距离随着磁相互作用系数的增加而变大;随着来流速度的增加,磁相互作用系数变为影响激波脱体距离大小的主要因素.本文理论模型可以达到快速评估磁控效果的目的,对高超声速磁流体流动控制实验方案设计和结果分析具有一定的指导意义.