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摘要

基于低磁雷诺数假设建立完全气体湍流流场、磁场耦合模型. 数值计算方法上, 通过AUSMPW+格式和LUSGS隐式处理方法求解磁流体动力学湍流流动方程, 其中湍流模型采用Spalart-Allmaras模型. 分析了不同外加磁场条件下平板及压缩拐角湍流边界层流动控制效果. 研究表明: 湍流边界层磁流体动力学流动控制效果与洛伦兹力大小正相关; 外加磁场作用下, 洛伦兹力的方向和流动方向相反, 此时洛伦兹力起到减速的作用, 减少了近壁面流体的动量, 降低了边界层抵抗分离的能力; 逆流向洛伦兹力减小了壁面的剪切应力, 从而降低湍流流场壁面摩擦阻力系数, 洛伦兹力对流体做负功, 边界层内温度增加; 磁相互作用位置对磁流体动力学分离区控制效果存在较大影响, 工程应用中需配置合理的磁场布局方案.

关键词:

Abstract

Under the assumption of the low magnetic Reynolds number, the coupled model is established for the turbulent flow field and the externally applied magnetic field. The AUSMPW+ scheme and LUSGS method are used to solve turbulent magnetohydrodynamics (MHD) flow equations, in which the Spalart-Allmaras one-equation turbulence model is used. A series of numerical simulations over various geometry configurations, namely, a flat plate and a compression corner, is conducted by using an external electromagnetic field. Results show that the performance of MHD boundary layer flow control is determined mainly by the Lorentz force in the streamwise direction. With an external magnetic field used, the low velocity fluid in the boundary layer can decelerate and increase the static temperature locally. Moreover, the counter-flow Lorentz force always brings a negative effect on the turbulent skin friction coefficient, and the location for the MHD zone has a great influence on the control efficiency of the ramp-induced separation. A reasonable magnetic field layout scheme should be configured in practical engineering application.

Keywords:

作者及机构信息

通信作者:罗仕超,13687311973@163.com

基金项目:国家重点研发计划(批准号: 2019YFA0405203, 2019YFA0405200)资助的课题.

Authors and contacts

Corresponding author:Luo Shi-Chao,13687311973@163.com

Funds:Project supported by the National Key R&D Program of China (Grant Nos. 2019YFA0405203, 2019YFA0405200).

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参考文献

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[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
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施引文献

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参数	符号	数值
马赫数	$M{a_\infty }$	2.244
来流温度	T_∞/K	278
单位雷诺数	Re_∞	4.31×10⁷
来流密度	ρ_∞/(kg·m^–3)	1.0

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参数	符号/单位	数值
马赫数	$M{a_\infty }$	5.0
来流温度	${T_\infty }/{{\rm{K}}}$	100
来流压力	${P_\infty }/{ {\rm{Pa} } }$	1587
球头半径	r/m	0.01
壁面温度	${T_{\text{w} } }/{{\rm{K}}}$	130
电导率	${\sigma _{\text{e} } }/({\rm{S}} \cdot { {\text{m} }^{ - 1} })$	794

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参数	符号/单位	数值
马赫数	$M{a_\infty }$	2.0
来流温度	T_∞/K	300
雷诺数	Re_∞,L	3.75 × 10⁶
来流压力	P_∞/(N·m^–2)	1.706 × 10⁵
平板长度	L/m	0.08
电导率	σ_e/(S·m^–1)	800

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参数	符号/单位	数值
马赫数	$M{a_\infty }$	9.22
来流温度	T_∞/K	64.5
单位雷诺数	Re_∞	4.31×10⁷
来流密度	ρ_∞/(kg·m^–3)	0.1368
前平板长度	L/m	0.56
壁面温度	T_w/K	295

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计算工况	${x_1}/{{\rm{m}}}$	${x_2}/{{\rm{m}}}$	${B_{\max } }/{{\rm{T}}}$	${\sigma _{\text{e} } }/\left( { {\rm{S} } {\cdot} { {\rm{m} }^{ - 1} } } \right)$
Case 1	0.30	0.40	4.0	4.0
Case 2	0.35	0.45	4.0	4.0
Case 3	0.40	0.50	4.0	4.0
Case 4	0.45	0.55	4.0	4.0

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[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]

[1]	牛中国, 许相辉, 王建锋, 蒋甲利, 梁华.飞翼模型纵向气动特性等离子体流动控制试验. 必威体育下载 , 2022, 71(2): 024702.doi:10.7498/aps.71.20211425
[2]	张建强, 秦彦军, 方峥, 范晓珍, 马云, 李文忠, 杨慧雅, 邝富丽, 翟耀, 师应龙, 党文强, 叶慧群, 方允樟.多场耦合Fe基合金巨磁阻抗效应调控机制. 必威体育下载 , 2022, 71(23): 237501.doi:10.7498/aps.71.20221376
[3]	范海龙, 陈明文.磁场对二元合金凝固过程中糊状层稳定性的影响. 必威体育下载 , 2021, 70(6): 066401.doi:10.7498/aps.70.20201748
[4]	牛中国, 许相辉, 王建峰, 蒋甲利, 梁华.飞翼模型纵向气动特性等离子体流动控制试验研究. 必威体育下载 , 2021, (): .doi:10.7498/aps.70.20211425
[5]	张博, 何霖, 易仕和.超声速湍流边界层密度脉动小波分析. 必威体育下载 , 2020, 69(21): 214702.doi:10.7498/aps.69.20200748
[6]	丁明松, 傅杨奥骁, 高铁锁, 董维中, 江涛, 刘庆宗.高超声速磁流体力学控制霍尔效应影响. 必威体育下载 , 2020, 69(21): 214703.doi:10.7498/aps.69.20200630
[7]	刘迎, 陈志华, 郑纯.黏性各向异性磁流体Kelvin-Helmholtz不稳定性: 二维数值研究. 必威体育下载 , 2019, 68(3): 035201.doi:10.7498/aps.68.20181747
[8]	王鹏, 沈赤兵.等离子体合成射流对超声速混合层的混合增强. 必威体育下载 , 2019, 68(17): 174701.doi:10.7498/aps.68.20190683
[9]	丁明松, 江涛, 董维中, 高铁锁, 刘庆宗, 傅杨奥骁.热化学模型对高超声速磁流体控制数值模拟影响分析. 必威体育下载 , 2019, 68(17): 174702.doi:10.7498/aps.68.20190378
[10]	王宏宇, 李军, 金迪, 代辉, 甘甜, 吴云.激波/边界层干扰对等离子体合成射流的响应特性. 必威体育下载 , 2017, 66(8): 084705.doi:10.7498/aps.66.084705
[11]	何霖, 易仕和, 陆小革.超声速湍流边界层密度场特性. 必威体育下载 , 2017, 66(2): 024701.doi:10.7498/aps.66.024701
[12]	张鑫, 黄勇, 王万波, 唐坤, 李华星.对称式布局介质阻挡放电等离子体激励器诱导启动涡. 必威体育下载 , 2016, 65(17): 174701.doi:10.7498/aps.65.174701
[13]	刘梦珂, 张辉, 范宝春, 韩洋, 归明月.电磁控制两自由度涡生振荡的机理研究. 必威体育下载 , 2016, 65(24): 244702.doi:10.7498/aps.65.244702
[14]	赵光银, 李应红, 梁华, 化为卓, 韩孟虎.纳秒脉冲表面介质阻挡等离子体激励唯象学仿真. 必威体育下载 , 2015, 64(1): 015101.doi:10.7498/aps.64.015101
[15]	薛创, 丁宁, 孙顺凯, 肖德龙, 张扬, 黄俊, 宁成, 束小建.脉冲功率驱动器与Z箍缩负载耦合的全电路数值模拟. 必威体育下载 , 2014, 63(12): 125207.doi:10.7498/aps.63.125207
[16]	尹纪富, 尤云祥, 李巍, 胡天群.电磁力控制湍流边界层分离圆柱绕流场特性数值分析. 必威体育下载 , 2014, 63(4): 044701.doi:10.7498/aps.63.044701
[17]	杨涓, 石峰, 杨铁链, 孟志强.电子回旋共振离子推力器放电室等离子体数值模拟. 必威体育下载 , 2010, 59(12): 8701-8706.doi:10.7498/aps.59.8701
[18]	李钢, 李轶明, 徐燕骥, 张翼, 李汉明, 聂超群, 朱俊强.介质阻挡放电等离子体对近壁区流场的控制的实验研究. 必威体育下载 , 2009, 58(6): 4026-4033.doi:10.7498/aps.58.4026
[19]	吴翊, 荣命哲, 杨飞, 王小华, 马强, 王伟宗.引入6波段P-1辐射模型的三维空气电弧等离子体数值分析. 必威体育下载 , 2008, 57(9): 5761-5767.doi:10.7498/aps.57.5761
[20]	连祺祥, 郭辉.湍流边界层中下扫流与“反发卡涡”. 必威体育下载 , 2004, 53(7): 2226-2232.doi:10.7498/aps.53.2226

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