基于NPLS 的超声速层流/湍流后台阶流动精细结构研究
摘要
在<italic>Ma</italic>=3.0 低噪声、吸气式超声速风洞中, 对台阶高度<italic>h</italic>=5 mm 的超声速后台阶流场进行了精细结构测量. 通过改变台阶上游壁面的表面粗糙度, 实现了超声速层流、湍流两种后台阶流动. 采用NPLS技术对流场整体结构的时空演化特性以及4 个局部典型区域的细节结构等方面进行了实验研究. 瞬态流场揭示了扇形膨胀波系、再附激波、超声速边界层及其分离、 再附和恢复等结构的空间特征. 通过比较时间平均的结果, 可知超声速湍流后台阶流动分离后的膨胀角较大、回流区的长度相对更短, 而再附后重新发展的边界层厚度以较小的倾角增长, 但两种流动的再附激波角度大致相同. 在时间演化上, 超声速层流后台阶流动主要表现为<italic>K-H</italic> 涡结构的变形受剪切、膨胀、再附以及三维效应等影响; 而湍流后台阶流动则主要表现为大尺度结构在再附点前后受膨胀、黏性以及再附后逆压梯度的作用而倾斜和变形. 对局部区域的研究表明, 在超声速层流后台阶流场中微弱压缩波与当地对流马赫数和<italic>K-H</italic> 涡结构的诱导作用有关, 并且在下游汇聚成再附激波的现象明显; 而湍流后台阶流场中则未有明显的压缩波和<italic>K-H</italic> 涡结构, 其再附激波的形成主要与壁面的压缩效应有关.
引用本文（GB/T 7714）
杨柱 朱, 立丰 田, 霖 何, 等. 基于NPLS 的超声速层流/湍流后台阶流动精细结构研究[J]. Chinese Science Bulletin (Chinese Version), 2011.
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