有限振幅擾動下高超聲速鈍楔繞流感受性

唐小軍 王振清 孟祥男 呂紅慶

(哈爾濱工程大學 航天與建筑工程學院，哈爾濱150001)

由于流場中的擾動對高超音速飛行器的升阻力及熱流等氣動熱力學特性的影響，飛行器的性能顯著地受到制約，而流場中的擾動多種多樣且廣泛存在，例如在高超音速飛行器熱防護設計的前緣人工引入反向噴流[1－4]，飛行中遭遇突風[5]及爆炸波[6]等情形，飛行器表面的變形和顫振[7]引發邊界層的分離和層流-湍流轉捩等.這些擾動對流場流動情況、飛行器氣動熱力學特性及結構強度有著顯著影響，且它們的影響也各不相同.流場中擾動形式的多樣性和擾動影響的不確定性給飛行器的設計帶來了問題.在當前的飛行器設計中，為了確保安全，往往要求更高的安全系數，準確分析擾動對流場的影響機理將會給飛行器設計帶來很大的改進.因此，研究擾動與流場的干擾及其對流場穩定性特征的影響具有重要的現實意義.諸多學者做過擾動方面的研究[8－13]，A.V.Fedorov 和 A.P.Khokhlov[8]結合漸近線法和數值計算研究了高超音速平板邊界層對壁面擾動的感受，在他們的研究中，包括壁面振動、吹吸及溫度擾動被考慮，并得出邊界層對壁面吹吸擾動的感受強于壁面振動和溫度擾動.通過求解可壓縮線性化 N-S方程，M.R.Malik等[9]研究了馬赫數為8的來流繞尖楔流動對3種外加擾動的響應，發現不同的擾動在邊界層產生相同形式的不穩定波.A.A.Maslov等[10]通過應用高階激波捕捉格式求解了非定常……