高超声速零攻角钝锥边界层稳定性分析及转捩预测

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本文针对来流马赫数为6,8的零攻角钝锥超声速边界层,首先采用直接数值模拟方法,计算出基本流场,然后,利用线性稳定性理论进行分析,最后用e-N方法,对壁面为绝热和定温等不同壁面条件下的转捩位置进行了预测,研究了壁面温度和流场稳定性的关系。研究了用e-N方法积分时,沿群速度方向和流向积分的差异,研究了第一模态不稳定波和第二模态不稳定波积分时的特性。   通过计算分析,得到如下结论:   1.通过对M=6的大钝头锥边界层研究发现,在定温边界层中第二模态波比第一模态波更不稳定,而且主导定温边界层的转捩;在绝热边界层中,第一模态波比第二模态波更不稳定,而且主导绝热边界层的转捩。随着壁面的冷却,第二模态波变得更加不稳定,使得转捩提前发生,然而,壁面冷却,第一模态波变得越来越稳定。   2.通过研究壁面温度和流场稳定性的关系发现,壁面温度和边界层厚度成正比;边界层厚度和流场的稳定性有着很大的关系;边界层厚度和第二模态不稳定波的频率成反比,和第一模态波的频率成正比。   3.用e-N方法进行积分时发现,对于第二模态不稳定波,沿群速度的方向和沿流向积分得到的N值差别非常小;对于第一模态不稳定波,沿群速度方向和沿流向积分得到的N值差别也非常小。
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