金 龙，易仕和，霍俊杰，刘小林，牛海波

(国防科技大学 空天科学学院，长沙 410073)

边界层转捩是由自由来流或者物体本身的扰动引起的，这些扰动通过边界层感受性机制传入边界层，并以各种不稳定模式增长，最终引起湍流[1].在超声速来流中，边界层转捩受诸多因素的影响，转捩位置难以被预测[2-3].粗糙元已经被证实是控制边界层转捩和分离特性的有效方法，例如在超燃冲压发动机的启动和燃料掺混中有重要应用[4].粗糙元有多种不同形式，大致可以分为二维粗糙元、孤立粗糙元和分布式粗糙元.大多数情况下，粗糙元会影响边界层的转捩位置，随着粗糙元高度的增加，转捩位置会向粗糙元靠近.

自20世纪60年代开始，粗糙元诱导边界层转捩问题开始受到广泛关注，各国学者针对超声速突起物绕流做了大量的研究工作，文献[5]系统地总结了前人在粗糙元对高超声速边界层转捩的影响方面所做的工作.在超声速和高超声速边界层中，三维粗糙元可以通过多种方式影响层流边界层转捩，这取决于粗糙元的尺寸、形状和粗糙元之间的相对位置.文献[6]研究发现，在同一来流条件下，当粗糙元的高度超过某一临界值时，随粗糙元高度的增加转捩位置向上游移动，直到接近粗糙元并转变为强迫转捩.文献[7]通过实验研究了不同高度的方型粗糙元对边界层转捩的影响，发现方型粗糙元的临界高度为0.15，而当临界高度大于0.32时，则会绕过较为……