稀薄气体效应对高超声速边界层稳定性的影响

摘要：

临近空间高超声速飞行器在跨越大气层飞行时可能经历从连续到稀薄流域.本文基于Navier-Stokes(NS)方程和NS改进模型研究了稀薄气体效应对高超声速边界层稳定性的影响.首先在传统线性稳定性理论(linear stability theory,LST)中引入壁面滑移条件和非线性输运模型,发展了适用于稀薄剪切流的拓展稳定性分析方法.然后重点分析了马赫数10、飞行高度55 km的尖平板绕流,研究了稀薄气体效应(包括壁面滑移效应和剪切非平衡效应)对边界层稳定性的影响机理.结果表明,对于基本流,稀薄气体效应使得边界层变薄,边界层剖面的广义拐点向壁面靠近.对于稳定性,稀薄气体效应通过影响基本流使第二模态更稳定,而通过修正稳定性方程使第二模态更不稳定,综合效应使得第二模态更稳定.然而,对于第一模态,稀薄气体效应始终起不稳定效果.这些结果从宏观角度揭示了近连续流域高超声速平板边界层的稳定性特征.

机标关键词：临近空间高超声速飞行器、navier-stokes、stability、稳定性分析方法、高超声速平板边界层、第二模态、线性稳定性理论、壁面滑移效应、不稳定、影响机理

所属期刊栏目：40

分类号：O351.3;V271.4;V448.2

在线出版日期：2024-07-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共18页

页码：10-27