超声速边界层转捩拟序结构大涡模拟

摘要

针对超声速边界层转捩问题,以五阶迎风和六阶对称紧致格式数值求解三维可压缩滤波Navier-Stokes方程,对马赫数4.5,雷诺数10000的空间发展超声速平板边界层的谐波扰动转捩问题进行了大涡模拟.时间推进采用紧致存储三阶Runge-Kutta方法,亚格子尺度模型为修正Smagorinsky涡粘性模型.通过入口叠加一对线性最不稳定第一模态斜波扰动的方法,得到了从线性/弱非线性扰动增长、交替Λ涡结构出现到演化为发卡涡的转捩过程;针对剪切层结构等现象,给出了该转捩拟序运动的详细讨论.比较显示,转捩结构及摩擦系数曲线等同理论分析吻合.