《超聲速高超聲速邊界層穩定性特徵及轉捩機理分析》是依託中國科學院力學研究所，由梁賢擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超聲速高超聲速邊界層穩定性特徵及轉捩機理分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：梁賢
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以鈍錐（球錐）邊界層穩定性分析為背景，研究高超聲速邊界層的穩定性特徵及轉捩機理。重點討論（1）壁溫對前緣小擾動感受性的影響；（2）壁溫對邊界層擾動演化特徵的影響和對轉捩位置的影響；（3）帶攻角時邊界層橫流效應和橫流不穩定性特徵；（4）來流攻角和壁溫共同變化時對邊界層穩定性的影響。在數值方法方面，（i）構造7階保單調、低色散、低耗散的緊緻有限差分格式用於近似NS方程組的非線性項，提高格式對小尺度物理量的解析度；（ii）開發三維高精度激波裝配法及其並行軟體，以開展對來流小擾動的邊界層感受性研究；（iii）推導基於一般正交曲線坐標系的PSE方法，以適應於對三維有攻角鈍錐邊界層穩定性特徵分析。探討超聲速和高超聲速邊界層轉捩預測，在搞清楚穩定性特徵及轉捩機理的前提下，形成一套切實可靠的邊界層穩定性分析軟體包，並提供轉捩預測功能，以期在這一有重要理論意義和套用背景的基礎研究中邁出紮實的一步。
結題摘要
開展了高精度、高解析度數值方法、高效並行計算方法研究，構造了5，7階緊緻迎風保單調格式（m-UCD5，m-UCD7），6階最佳化保單調格式（OMP6），以及基於WENO和群速度格式的混合型格式（WGVC-M5,WGVC-M7）;推導了三維激波裝配法，並開發了並行計算程式;開發了一般正交坐標系下的拋物化穩定性方程（PSE）。對來流馬赫數等於2.25,5,6,8的平板邊界層湍流，開展了空間發展模式的直接數值模擬（DNS），詳細模擬了層流、轉捩和充分發展湍流的全部過程，並對邊界層穩定性特徵和湍流機理開展了馬赫數效應和壁溫效應研究。對半錐角等於7度的鈍錐開展DNS，計算壁溫包括絕熱壁和4種等冷卻等溫壁、馬赫數等於7.99、雷諾數等於31250（頭半徑度量），並採用線性穩定性理論（LST）和PSE方法對其邊界層穩定性做了詳細分析。仔細開展了半錐角等於5度鈍錐的DNS，計算來流馬赫數等於6、雷諾數等於10000（頭半徑度量），壁溫採用兩種冷卻等溫壁，攻角從0度變化到10度，重點分析了邊界層轉捩的攻角效應和壁溫效應，分析表明，背風面轉捩前移與攻角沒有明確的對應關係；但在5度攻角以內，迎風面轉捩隨攻角增加而增加；當有攻角時，壁溫變化對周向轉捩位置會造成非單調的影響。
