李 帅 彭 俊 罗长童 胡宗民

* (中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室,北京 100190)

† (中国科学院大学工程科学学院,北京 100049)

** (北京机电工程总体设计部,北京 100854)

引言

激波反射和激波干扰现象是超声速及高超声速流动中最具挑战性的问题之一[1].近年来,二维/三维激波反射理论及其应用备受关注.程剑锐等[2]基于弯曲激波理论与自由干扰理论构建了二维弯曲入射激波/平板边界层干扰的无黏流动模型.Numata 等[3]利用二维激波理论结合三维效应的影响,分析了特定楔面上激波三维反射结构的形成过程和机理.Mölder[4]提出了三维弯曲激波理论,揭示了内收缩约束下曲面激波的汇聚机理.鉴于三维问题的复杂性,“空间降维”不失为一种有效的方法[5-6].几何激波动力学[7-9](geometrical shock dynamics,GSD)理论对于解决非均匀激波汇聚和激波面从连续到间断等问题具有独特优势.关于GSD 方法的拓展及三维曲面激波非均匀性的演变特征的工作陆续展开[10].

对于激波干扰问题,Edney[11]以二维平面圆柱诱导的弓形激波和斜激波干扰问题为典型的简化模型,针对斜激波与弓形激波的相对位置不同,将激波干扰分为6 类.其中,IV 型激波干扰因为其干扰区产生超声速射流直接冲击壁面,产生极高的热载荷和力荷载而受到特别的关注.Keyes 和Hains[12]利用斜激波关系式和Prandtl-Meyer 关系式来求解流场流动参数并预测压力峰值和传热速率.Holden等[13-14]和Glass[15]较早地针对气动力、气动热影响最显著的第IV 类激波干扰开展了风……