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激波/边界层干扰及微型涡流发生器控制研究进展

2021-07-07吴瀚王建宏黄伟杜兆波颜力

航空学报 2021年6期
关键词:研究

吴瀚,王建宏,黄伟,杜兆波,颜力

国防科技大学 空天科学学院,长沙 410073

在超声速/高超声速流动中,存在激波、膨胀波、边界层等流动结构之间的相互作用。激波/边界层干扰就是其中一种,Ferri[1]于1939年首次在试验中发现了这一现象,此后人们对这一现象开展了大量的研究工作。其广泛发生在超声速/高超声速飞行器外表面、跨声速翼型表面、运载火箭的外表面、超声速/高超声速进气道内以及隔离段和燃烧室内等位置。

在超声速/高超声速飞行器的内部和外部流场中,激波/边界层干扰将导致流场区域内激波波系的显著变化,使得流动在壁面分离,产生流场畸变, 造成大量能量损耗, 并使得总压恢复降低[2-4]。同时激波/边界层干扰会使流场发生非定常振荡、飞行器局部气动力、热载荷过高等严重情况,还可能导致吸气式发动机进气道内气流边界层增厚、流道出现“壅塞”,甚至导致进气道不起动,影响发动机的正常工作[5-7]。在高超声速飞行器的相关研究中,激波/边界层干扰是必须引起重视的主要问题。因此对激波/边界层干扰进行控制, 有利于高速飞行器安全稳定地运行。

流动控制是应用流体技术中最主要的研究领域,随着认识水平和工程技术的发展,流动控制技术已经取得了许多重要的突破。现有的激波/边界层控制方法主要包括微型涡流发生器(Micro Vortex Generator,MVG)、边界层抽吸、壁面鼓包以及脉冲射流、磁流体控制、等离子体控制等控制方法。

尽管当前有多种控制方式,且研究人员也更倾向于研究流动结构复杂、能够产生反馈的主动控制系统;……

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