局部散射理论在高超声速边界层转捩预测中应用的检验

作者：李斯特; 董明^*

来源：力学进展, 2021, 51(02): 364-375.

• 高超声速边界层
• 转捩预测
• 线性稳定性理论
• 局部散射理论

e~N方法是物理意义明确的转捩预测方法之一,但它无法考虑边界层中的局部突变(如粗糙元、缝隙、台阶等)对转捩的影响.而后者在飞行器表面经常出现.近期发展的局部散射理论框架提供了该问题的有效解决途径.该理论框架从转捩的物理机理出发,定量刻画局部感受性和线性模态的局部散射两个机制,并用参数化的感受性系数和透射系数修正转捩判据.为了验证该理论框架的有效性,设计了一套高超声速边界层的直接数值模拟方案:分别在光滑壁与粗糙壁两种工况下引入相同的初始失稳模态,计算它们触发转捩的过程,并定量考察粗糙元对转捩的影响.数值模拟结果与描述线性模态局部散射机制的理论预测吻合很好.

• 单位
  中国科学院力学研究所; 天津大学; 非线性力学国家重点实验室