郭广明 刘洪 张斌 张庆兵

1)(上海交通大学航空航天学院,上海200240)2)(中国航天科工集团第二研究院二部,北京100854)

脉冲激励下超音速混合层涡结构的演化机理∗

郭广明1)†刘洪1)张斌1)张庆兵2)

1)(上海交通大学航空航天学院,上海200240)2)(中国航天科工集团第二研究院二部,北京100854)

(2016年11月6日收到;2017年1月22日收到修改稿)

采用大涡模拟方法对脉冲激励作用下的超音速混合层流场进行数值模拟,所得结果清晰展示了流场中涡结构的独特生长机理.基于涡核位置提取方法,对超音速混合层流场中涡结构的空间尺寸和瞬时对流速度等动态特性进行了定量计算.通过分析流场中涡结构的动态特性在不同频率脉冲激励下的变化,揭示出受脉冲激励超音速混合层流场中涡结构的演化机理:涡结构的生长不再是依靠相邻涡-涡结构之间的配对与融合,而是通过涡核外围的一串小涡旋结构被依次吸进涡核来实现,且受激励流场中各个涡结构的空间尺寸变化较小;流场中的涡结构数量与脉冲频率成正比例关系,而涡结构的空间尺寸与脉冲频率成反比例关系;涡结构的平均对流速度随脉冲频率的增大而减小.针对受脉冲激励超音速混合层,给出了能够表征涡结构特性与脉冲激励参数之间关系的方程式,即受激励流场中涡结构的平均对流速度与脉冲周期的乘积近似等于流场中涡结构的空间尺寸(涡结构平均直径).

涡演化,超音速混合层,大涡模拟……