24976.高超音速繞楔邊界層對自由流中聲波、渦波和熵波的響應(yīng)和感受性

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文高超音速繞楔邊界層對自由流中聲波、渦波和熵波的響應(yīng)和感受性ResponseReceptivityofHypersonicBoundarylayerFlowPastaWedgetoFreestreamAcousticVticalEntropyDisturbances一級學(xué)科：力學(xué)學(xué)科專業(yè)：流體力學(xué)研究生：秦孚沨指導(dǎo)教師：吳雪松教授天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一四年十二月中文摘要中文摘要邊界層感受性指的是外界擾動通過某種機(jī)制

2、在邊界層內(nèi)激發(fā)不穩(wěn)定波的過程。本文研究了自由來流中的擾動，包括聲擾動、渦擾動以及熵?cái)_動，在高超音速繞楔邊界層中引起的響應(yīng)及感受性過程。由于附體斜激波的存在，邊界層中的不穩(wěn)定波的特征函數(shù)在邊界層的外緣呈現(xiàn)振蕩性質(zhì)，且可以用三層結(jié)構(gòu)理論描述。具有三層結(jié)構(gòu)尺度波長和頻率的三種類型擾動的任何一種與激波作用，激波后將生成在激波和楔壁面之間來回反射的慢聲波。通過激波后生成的慢聲波，自由流中的渦波和熵波在邊界層內(nèi)將激發(fā)大幅值的速度和溫度擾動，這在沒有

3、激波的情況下是不可能的。最重要的是，在中性曲線下支附近，生成的慢聲波與相同頻率的近似中性的TS波產(chǎn)生共振，從而三種類型自由流擾動的任意一種均能直接激發(fā)TS波，不需要壁面粗糙元的相互作用。不穩(wěn)定波的幅值通過分析擾動在共振區(qū)的演化得到。由于強(qiáng)激波的擾動放大作用和共振機(jī)理，和特征模態(tài)相關(guān)的擾動比自由流中的擾動要強(qiáng)的多。更重要的是，在中性曲線附近激發(fā)TS波意味著TS特征模態(tài)將迅速增長而不經(jīng)歷任何衰減或散失部分不穩(wěn)定區(qū)。這些都表明本文提出的新的感