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摘要

在马赫6高超声速静风洞中针对长短轴比为4∶1的钝头椭圆锥表面横流不稳定性进行了实验研究. 综合利用温敏漆技术、基于纳米粒子的平面激光散射技术和Kulite传感器压力测试对模型表面横流区域内的温度分布、边界层流动结构以及模型表面压力进行了测试. 研究了椭圆锥表面横流控制区域边界层转捩机理, 来流单位雷诺数和攻角对边界层转捩的影响规律, 得到以下结论: 在风洞噪声模式下, 长短轴比为4∶1的椭圆锥模型表面中心线与前缘线之间横流区域的边界层转捩是由横流的行进波控制的, 未发现横流定常涡的足迹, 行进波的特征频率在20 kHz左右; 来流单位雷诺数增大时转捩位置会提前, 行进波的频率和幅值均增大; 在一定攻角范围内, 随攻角增大迎风面边界层转捩位置推迟, 行进波特征频率变化不大但能量减弱, 攻角继续增大时转捩现象消失.

关键词:

Abstract

In this work, the cross-flow instability on the surface of a blunt elliptical cone with a long-short-axis ratio of 4∶1 is studied experimentally in the Mach 6 hypersonic quiet wind tunnel. Comprehensive use of temperature sensitive paint (TSP) technology, nano-tracer-based planar laser scattering (NPLS) technology and Kulite sensor pressure test to measure the temperature distribution in the cross-flow area on the surface of the model, boundary layer flow structure and model surface pressure are tested. The mechanism of boundary layer transition in the cross-flow control area on the surface of the elliptical cone is studied, and the influence law of incoming flow unit Reynolds number and angle of attack on boundary layer transition is obtained, and some conclusions are obtained below. In the wind tunnel noise mode, the transition of the boundary layer in the cross-flow area between the surface center line and the leading edge of the elliptical cone model with a length-to-short-axis ratio of 4∶1 is controlled by the traveling waves, and no footprint of the steady vortex is found. The characteristic frequency of the traveling wave is about 20 kHz. When the unit Reynolds number of the incoming flow increases, the transition position will be advanced, and the frequency and amplitude of the traveling wave will increase. Within a certain angle of attack, the transition position of the upwind boundary layer is delayed, and the characteristic frequency of the traveling wave does not change much but the energy is weakened. When the angle of attack continues to increase, the transition phenomenon disappears.

Keywords:

作者及机构信息

通信作者:易仕和,yishihe@nudt.edu.cn

基金项目:国家自然科学基金重大项目(批准号: 11832018)资助的课题

Authors and contacts

Corresponding author:Yi Shi-He,yishihe@nudt.edu.cn

Funds:Project supported by the Major Program of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11832018)

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