高超音速圓錐邊界層的轉捩預測及e-N方法的改進.pdf

1、正確預測飛行器表面的摩阻和熱參數對于高超音速飛行器的成功設計是至關重要的，而這又取決于邊界層轉捩位置的正確預測。尖和小球頭錐是這類飛行器前身的典型組成部分。本文研究零攻角和小攻角、超音速和高超音速、尖錐和小鈍頭錐邊界層的轉捩預測問題。首先，研究了高超音速零攻角小球頭錐邊界層的穩(wěn)定性特點，并用e-N法進行了轉捩預測。其次，討論了e-N方法在三維邊界層中的應用。對于來流小攻角的錐體邊界層，傳統(tǒng)的e-N方法即使在定性上也不能給出正確結果。根據

2、我們以前的一些工作，對e-N方法進行了新的詮釋，并提出實質上的改進。最后，還對其他不同關鍵參數如攻角、半錐角、來流馬赫數下的圓錐邊界層轉捩進行了預測。可以得到以下結論： 1、對于馬赫數為6的零攻角高超音速小球頭錐邊界層，盡管第二模態(tài)波的最大放大率遠遠大于第一模態(tài)波的，但是對轉捩起主導作用的并不總是第二模態(tài)波。第二模態(tài)波的確對等溫邊界層的轉捩起主導作用，但對絕熱邊界層而言，反而是第一模態(tài)對轉捩起主導作用。壁面溫度邊界條件對轉捩影響

3、很大，絕熱邊界層和等溫邊界層相比，轉捩位置靠后將近60％。 2、三維邊界層中的ZARF曲線不是唯一的。我們需要找到能使擾動增長最快的那條ZARF，作為e-N積分的基礎。 3、對于馬赫數為6的小攻角高超音速尖錐邊界層，傳統(tǒng)的e-N方法即使在定性上也不能給出正確的轉捩預測結果。改進后的e-N方法則可以得到一個相當合理的結果。但是它要依賴于對初始擾動的正確預估，這顯然又取決于更多飛行數據的積累和分析。e-N方法的轉捩預測結果與