力学论文_马赫6柱-裙构型激波/湍流边界层干扰

文章摘要:为探究激波/边界层干扰表面摩阻统计特性，对马赫6柱-裙构型的激波/湍流边界层流场进行了直接数值模拟，推导了柱坐标形式的时均摩阻分解公式，将其与对流效应、流向不均匀性效应、分子黏性耗散效应、曲率效应和湍动能生成关联起来，在此基础上对摩阻脉动和时均摩阻的统计特性进行了研究。概率密度分布结果表明干扰区内摩阻脉动概率密度明显偏离正态分布，摩阻脉动在该区域的间歇性较强，这与湍流脉动在激波干扰后存在显著内在可压缩性效应有关；谱功率密度结果表明摩阻脉动的能量在干扰前中频部分的能量占据主导，峰值对应频率约为0.14，干扰区后附近区域峰值位置转移到高频区域。采用摩阻分解公式对激波干扰前后的时均摩阻进行分解，结果表明时均摩阻的主要贡献来自分子黏性耗散效应和湍动能生成效应；在激波干扰前分子黏性应力效应占据主导位置，干扰后湍能生成效应占据主导位置；激波干扰后对流效应明显增强，曲率效应的贡献在激波干扰前后基本保持不变；流向不均匀项贡献由正贡献变为负贡献，且所占比例有所上升，这主要是由压力梯度项的变化导致的。对分解后各项积分内函数沿法向分布的分析表明，分解后各项在边界层内分布呈现较大的差异，特别地，湍动能生成项在干扰后呈现明显增长的原因是该项在对数区及以上区域对时均摩阻有明显增益。

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项目基金:《数学的实践与认识》 网址: http://www.sxdsjyrs.cn/qikandaodu/2021/1213/939.html