各向异性柔性壁上二维T-S波演化的数值研究

摘要：

受自然界鸟类羽毛的柔性特征启发,利用数值模拟的手段进行了各向异性柔性壁面对亚音速边界层中T-S(Tollmien-Schlichting)波空间演化的影响研究.首先,刚性壁面上的数值结果与线性理论预测的结果吻合得很好,验证了所采用的高阶精度格心型有限差分方法的可靠性.在此基础上,将部分刚性壁面替换为柔性壁面,结果表明柔性壁面能够减小甚至消除T-S波的不稳定增长区间,即抑制T-S波的发展,因而具有推迟边界层转捩的潜力.柔性壁面的变形不仅有对应T-S波波形的成分,还会因柔性段前缘引起波长更长,与T-S波频率相同的壁面波动.随后开展的参数研究表明,增大壁面阻尼削弱了前缘引起的壁面波动;增大壁面的刚度、张力以及弹性系数都会使得壁面的刚性增强,整体变形幅度下降;柔性壁面的支撑杠杆臂倾角越大,壁面刚性越强.以上参数的增大均会使得柔性壁面抑制T-S波的效果降低.此外,当流动反方向流过时,抑制T-S波的效果也会明显下降.这些研究结果旨在揭示鸟类高效飞行的部分奥秘,为被动减阻提供新的思路.

关键词：柔性壁面、各向异性、T-S波、边界层转捩、数值模拟

所属期刊栏目：53

分类号：V211.3(基础理论及试验)

资助基金：国家自然科学基金12072281

在线出版日期：2021-06-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1302-1312