《粗糙單元誘導的高速邊界層轉捩機理研究》是依託南京航空航天大學，由董昊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：粗糙單元誘導的高速邊界層轉捩機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：董昊
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以現代高速飛行器飛行中出現的複雜流動轉捩現象為背景，針對飛行器表面各類視窗和對接面附屬檔案因變形、燒蝕等引起的局部溝槽外形，確定研究典型高速邊界層中（平板邊界層、圓錐邊界層）單個粗糙單元誘導轉捩的物理機制。 採用直接數值模擬方法（DNS），針對典型的單個粗糙單元外形開展繞流流場的數值模擬，研究並確定粗糙單元誘導轉捩的物理機制；針對地面超聲速、高超聲速風洞的特點，採用可行的實驗技術，通過地面風洞試驗驗證數值計算給出的轉捩機理，綜合數值計算和實驗結果給出典型的粗糙單元外形（半球形、圓柱形、菱形）誘發轉捩的機理分析結論，研究並評估局部流動環境（不同馬赫數，平板邊界層、圓錐邊界層）和典型粗糙的外形參數對轉捩影響的敏感性。
結題摘要
高速邊界層從層流到湍流的轉捩至今仍是航空航天技術領域研究的難題之一，對粗糙單元誘發高速邊界層轉捩的理論預測方法具有重要工程套用價值。本項目運用高精度直接數值模擬（DNS）和邊界層轉捩測試技術，對高速/高超聲速條件下的粗糙單元誘導的流動轉捩位置和機理進行研究，探討用於高速/高超聲速風洞模型邊界層轉捩精確測量的新方法和試驗技術，以及粗糙單元外形參數對邊界層轉捩的影響。 通過對以上研究內容的研究，取得的成果有：（1）建立了基於高精度差分格式（WENO格式）的，針對高速/高超聲速流場中粗糙單元誘導轉捩的高精度直接數值模擬方法，發展了相應DNS求解器，並進行了相關算例驗證；（2）結合地面高速/高超聲速風洞的特點，發展了適用於高速翼型和高超聲速平板模型邊界層轉捩精確測量的油膜干涉方法及試驗技術（3）對跨聲速翼型邊界層流動中圓柱形粗糙單元誘發的轉捩進行了高精度直接數值模擬（DNS）和油膜干涉實驗研究，對不同來流條件的邊界層轉捩位置進行測量，得到了不同粗糙單元外型參數對不同邊界層轉捩的影響規律，揭示了表面粗糙單元能有效對高速翼型邊界層進行旁路轉捩的機理；（4）運用高精度直接數值模擬（DNS）方法，比較了相同高度下，不同外形粗糙單元（方形和圓柱）誘發的邊界層轉捩效果的差別；並對數值模擬結果進行了高超聲速風洞實驗驗證，為不同粗糙單位對高超聲速邊界層轉捩的控制研究提供了理論基礎和技術支持。
