14977.高超聲速三維邊界層en方法的應(yīng)用及擾動(dòng)演化的預(yù)測(cè)

1、天津大學(xué)博士學(xué)位論文高超聲速三維邊界層e_Ⅳ方法的應(yīng)用及擾動(dòng)演化的預(yù)測(cè)ApplicationofeNmethodandpredictionofdisturbancespropagationinthreedimensionalhypersonicboundarylayers一級(jí)學(xué)科：左堂學(xué)科專業(yè)：速堡力堂作者姓名：王直通指導(dǎo)教師：萱佳!塾援2天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一五年十二月中文摘要隨著高超聲速技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外對(duì)高超聲速三維邊界層流動(dòng)

2、轉(zhuǎn)捩預(yù)測(cè)的關(guān)注度越來越高，與轉(zhuǎn)捩預(yù)測(cè)的研究需求也越來越多，轉(zhuǎn)捩預(yù)測(cè)成為流體力學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。在將二維邊界層的轉(zhuǎn)捩預(yù)測(cè)方法推廣到三維邊界層中時(shí)，會(huì)遇到許多問題，最主要的是擾動(dòng)的波數(shù)如何確定的問題。本文開展了對(duì)波參數(shù)關(guān)系的研究，從理論上建立了波參數(shù)虛部的守恒關(guān)系，為簡化鞍點(diǎn)法的eⅣ方法提供了理論基礎(chǔ)。依此，利用簡化后的eⅣ方法對(duì)工程中遇到的高超聲速復(fù)雜邊界層進(jìn)行了轉(zhuǎn)捩預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了eⅣ方法在工程實(shí)際問題中的應(yīng)用。eN方法中的鞍點(diǎn)法，考慮的是

3、當(dāng)?shù)氐淖钗ｋU(xiǎn)的情況，是一種保守估計(jì)。為了能更細(xì)致的預(yù)測(cè)擾動(dòng)演化，本文基于線性穩(wěn)定性理論研究了高超聲速三維邊界層中擾動(dòng)的傳播過程，提出了分析和預(yù)測(cè)擾動(dòng)演化的方法，亦是為精細(xì)的流動(dòng)轉(zhuǎn)捩預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)。本文研究的具體內(nèi)容和結(jié)論如下：1本文根據(jù)邊界層擾動(dòng)演化的色散關(guān)系，推導(dǎo)了波參數(shù)虛部的守恒關(guān)系。該守恒關(guān)系為在采用鞍點(diǎn)法的eⅣ方法中使用Mack建議的簡化方法提供了理論依據(jù)。該簡化方法由于減少了一重迭代過程，大大地提高了計(jì)算效率，本文在后掠角翼型和

4、組合體飛行器上，檢驗(yàn)了該簡化方法的有效性。2本文完成了一個(gè)適用于工程模型形成的復(fù)雜三維邊界層流動(dòng)的穩(wěn)定性分析和轉(zhuǎn)捩預(yù)測(cè)程序，并用該程序?qū)σ粋€(gè)類HyBoLT實(shí)驗(yàn)的模型和一個(gè)由錐柱板形狀組成的組合體飛行器模型進(jìn)行了轉(zhuǎn)捩預(yù)測(cè)分析，給出了不同高度和不同攻角工況下的Ⅳ值分布，同時(shí)對(duì)高度和攻角對(duì)轉(zhuǎn)捩的影響做了分析。3本文將內(nèi)波理論中的相容關(guān)系和射線跟蹤理論引入到了三維邊界層的擾動(dòng)波數(shù)預(yù)測(cè)中，分別建立了一般三維邊界層中的擾動(dòng)波數(shù)演化的計(jì)算方法。以使用