王宏宇 李军 金迪 代辉 甘甜 吴云

(空军工程大学航空航天工程学院,西安710038)

激波/边界层干扰对等离子体合成射流的响应特性∗

王宏宇 李军†金迪 代辉 甘甜 吴云

(空军工程大学航空航天工程学院,西安710038)

(2016年10月28日收到;2017年1月26日收到修改稿)

利用高速纹影系统和数值模拟方法研究了激波/边界层干扰对逆流喷射的等离子体合成射流的响应特性,并揭示了流动控制机理.实验在来流马赫数Ma=3.1的风洞中进行,测试模型采用钝头体和压缩斜坡的组合模型,等离子体合成射流激励器安装在钝头体头部.纹影系统捕捉了放电频率为f=1 kHz和f=3 kHz的激励对附体激波形态和分离激波运动的控制效果.等离子体合成射流使压缩斜坡激波/边界层干扰区域的起始点向下游移动,分离泡尺寸减小,附体激波强度减弱,发生弯曲,再附点移向上游,与此同时分离激波向附体激波逼近.与f=3 kHz激励相比,f=1 kHz激励的射流流量更大,对激波/边界层干扰的影响范围更广、控制效果更好.通过数值模拟,揭示了射流与来流相互作用对下游流场的作用机理:射流与来流相互作用诱导出大尺度旋涡,大尺度旋涡耗散发展增强了近壁面流场的湍流度;压缩斜坡上游近壁面的流场性质发生变化,进而导致了压缩斜坡激波/边界层干扰区域流动的变化.

激波/边界层干扰,等离子体合成射流,高速纹影,流动控制

1 引言

激波/边界层干扰是高速飞行器与动力装置气动设计面临的重要问……