三維超音速邊界層中三波共振和二次失穩(wěn)機(jī)制的數(shù)值模擬研究.pdf

1、從層流到湍流的轉(zhuǎn)捩問題有很重要的應(yīng)用背景.大多數(shù)情況下,轉(zhuǎn)捩首先由小擾動(dòng)的放大開始,當(dāng)擾動(dòng)達(dá)到一定大小后,非線性開始起作用.對(duì)不可壓縮邊界層或平面槽道流,還會(huì)出現(xiàn)典型的三維結(jié)構(gòu).用流動(dòng)顯示技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)很像希臘字母八,并且存在兩種不同的∧結(jié)構(gòu),一種是Klebanofr型結(jié)構(gòu)(K-型結(jié)構(gòu)),其流向周期和T-S波的相同,還有一種是由亞諧波引起的,稱為N-型結(jié)構(gòu),其流向周期為T-S波的兩倍,因而與某種亞諧波對(duì)應(yīng).N-型又可以細(xì)分為C(C

2、raLik)-型和H(Herben)-型. 從一些超音速流的轉(zhuǎn)捩實(shí)驗(yàn)中,測(cè)到了亞諧波,但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很少,而且缺乏細(xì)節(jié). 本文將通過直接數(shù)值模擬的方法,探討在超音速邊界層中,是否有產(chǎn)生上述亞諧波的機(jī)制.結(jié)果表明,當(dāng)入口加入一對(duì)對(duì)稱三維波,在它們的非線性作用下,流向渦和其他諧波很快地增長(zhǎng)起來,但是三維波本身卻保持線性增長(zhǎng).當(dāng)在入口處加入符合三波共振條件的一對(duì)三維波和一個(gè)二維波,三維波和其他諧波都很快的增長(zhǎng)起來.當(dāng)在入口處加入了