超声速边界层流向曲率效应研究

发布时间：2024-01-18 17:02

　　论文以超声速曲壁边界层为研究对象,综合采用纳米粒子平面激光散射(NPLS)、粒子图像测速(PIV)和直接数值模拟(DNS),系统研究了流向凹曲率、逆压梯度和流向凸曲率对边界层的影响,并揭示了相关物理作用机制。论文首次在超声速条件下通过实验直接观测到了曲壁层流边界层在转捩过程中形成的G(?)rtler涡及其二次曲张不稳定性。流向凹曲率会显著促进超声速湍流边界层中大尺度结构的破碎;DNS结果显示边界层中涡结构多集中分布于VLSMs区域。受曲率影响,VLSMs在曲壁段呈现出蜿蜒结构,涡结构的分布密度会随VLSMs的蜿蜒而有序变化。流向曲率效应对过渡层、对数率层和尾迹区的影响明显:过渡层面积增加;对数率层斜率减小,影响范围整体外移;尾迹区强度增强。PIV和DNS结果均发现主应变率在不同高度范围内沿流向有不同的变化趋势,为此,论文提出并修正了边界层的三层假设,合理地解释了主应变率在边界层中不同高度范围内沿流向变化趋势不同的现象。湍流结构的变化是导致边界层时均和统计参数沿流向变化的主因,受流向曲率影响,边界层中下洗事件明显增强,携带大量高动量流体直达内层,一方面提高线性底层的速度梯度;另一方面增强...

【文章页数】：166 页

【学位级别】：博士

本文编号：3879672