空腔流动的动量分解及能量输运特性

摘要：

空腔结构广泛应用于航空航天飞行器部件及地面交通工具中,其复杂的流声特性是相关工程设计中必须考虑的关键问题.空腔流动中的流声相互作用是空腔自持振荡的重要过程,准确识别并解耦空腔内的流体动力学模态和声模态,是深入理解空腔流声相互作用和能量转化机制的关键.通过直接求解二维Navier-Stokes方程数值模拟来流马赫数Ma=0.8的亚声速空腔流动,获得高精度流场数据;采用动量势理论,对动量进行流声组分分解,获得了动量的涡熵动力学组分和声组分,并分析各组分的空间分布特征、时间演化特性以及能量输运特性.结果表明:空腔流动中动量的涡熵动力学组分仅存在于近场,集中于剪切层内呈层状分布特性,且二者分布相似,随主流以对流速度向下游运动;其中涡组分携带的能量从剪切层内不断输运至剪切层外侧及空腔后缘点处,熵组分携带的能量则不断向剪切层内输运,并在剪切层内耗散;声组分同时存在于近场和远场,呈现出典型的压缩膨胀特征,其携带的能量以声能形式由后缘点处不断以声速向上游和远场传播.

关键词：空腔流动;动量势理论;涡组分;声组分;熵组分

所属期刊栏目：54

分类号：O355;O354.1(流体力学)

资助基金：国家自然科学基金;四川省科技计划;中国空气动力研究与发展中心基础和前沿技术研究基金;国家数值风洞工程资助项目

在线出版日期：2022-03-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：359-368