表面粗糙元形状对高超声速边界层稳定性和转捩的影响

项目名称： 表面粗糙元形状对高超声速边界层稳定性和转捩的影响

项目编号： No.11402167

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 刘建新

作者单位： 天津大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 粗糙元诱导高超声速边界层转捩问题是当前层流-湍流转捩研究中的热点之一，同时也特别受到航天工程界的重视，具有十分突出的研究地位。本项目将从稳定性理论出发，研究高超声速粗糙元几何形状对下游尾迹流的稳定性和转捩影响。研究首先以Kegerise的M=3.5静风洞实验为基础，利用稳定性分析和数值模拟的方法研究超声速边界层中孤立钻石形粗糙元下游尾迹流的稳定性和转捩，并将理论分析和数值模拟的结果与实验对比，验证和评估稳定性分析和转捩预测算法，并对转捩预测的判据进行标定。然后研究高超声速飞行工况时钻石形和斜坡形粗糙元尾迹流的稳定性特征并预测转捩位置，得到不同工况下两种几何形状粗糙元尾迹流稳定性特征和转捩位置的分布规律，从中总结出失稳模态的稳定性特征与尾迹流流动剖面之间的联系，从而揭示粗糙元几何形状影响转捩效果背后的稳定性机理。研究成果有望为进一步优化超燃发动机进气道强制转捩装置的设计工作奠定理论基础。

中文关键词： 高超声速；全局稳定性；二次失稳；3D-LPSE；

英文摘要： The roughness-induced hypersonic boundary-layer transition is one of the most focused problems in the laminar-turbulent transition, and has also attracted the attention of the vehicle designers. This project will research the effect of the surface roughne

英文关键词： Hypersonic；Bi-Global instability；secondary instability；3D-LPSE；