高超聲速激波湍流邊界層干擾精細結構的實驗研究

《高超聲速激波湍流邊界層干擾精細結構的實驗研究》是依託中國空氣動力研究與發展中心，由張慶虎擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高超聲速激波湍流邊界層干擾精細結構的實驗研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張慶虎
• 依託單位：中國空氣動力研究與發展中心

項目摘要

激波邊界層干擾廣泛存在於高超聲速飛行器中，研究其流場精細結構及流動機理對高超聲速飛行器的研製具有重要意義。本項目擬採用納米示蹤的平面雷射散射技術(NPLS)和粒子成像測速技術(PIV)開展高超聲速激波湍流邊界層干擾的實驗研究。研究高超聲速壓縮拐角流場流向與展向的精細結構和速度場特性，分析渦結構的定量特徵和動力學特性；研究上游邊界層的流動結構和速度脈動對激波低頻振盪和流動分離位置的影響，探索上游邊界層結構與流動非定常性的關係；開展微渦流發生器對壓縮拐角流動控制的實驗研究，分析流動控制對激波低頻振盪的影響，探索分離區尺寸的減小對激波低頻振盪的影響關係。通過本研究獲得高超聲速壓縮拐角流場的精細結構，建立上游邊界層結構和分離區尺寸的減小與流動非定常性的關係，可以為高超聲速飛行器的的氣動設計提供參考。

結題摘要

本項目根據國家自然科學基金“高超聲速激波湍流邊界層干擾精細結構的實驗研究”項目要求開展。激波邊界層干擾廣泛存在於高超聲速飛行器中；隨著新一代高超聲速飛行器的研製，激波邊界層干擾帶來的問題日益突出。本項目主要開展了高超聲速條件下以壓縮拐角模型、平板入射激波模型和前台階模型產生的激波邊界層干擾的試驗研究，試驗手段主要包括納米示蹤的平面雷射散射技術(NPLS)和粒子成像測速技術(PIV)。通過研究，獲得了高超聲速激波湍流邊界層的精細結構，分析了渦結構的尺寸、結構角及分形等定量特徵和動力學特性；通過脈動壓力感測器獲得了激波邊界層干擾上游壓力脈動特性，結合流動顯示結果分析了流動結構對非定常特性的影響；通過微渦流發生器對激波邊界層干擾流動控制的研究，分析了流動控制帶來的分離區尺寸的減小對非定常特性的影響。通過以上研究，達到了預期研究目的，實現了預期研究目標，可以為高超聲速飛行器的設計提供參考。