文档介绍：激波诱导边界层分离的研究工学硕士学位论文学位级别蒋旭旭硕士研究生:指导教师学科、专业:所在单位论文提交日期:论文答辩日期:学位授予单位:王革教授工学硕士航空宇航推进理论与工程建筑工程学院教旃こ滔年月日年月目哈尔滨工程大学分类号密级:编号::捅要激波与边界层相互作用在高速飞行中无所不在,通常发生在飞机、导弹和火箭的内、外流场,激波诱导的边界层分离常带来如流道雍塞等诸多棘手问题,,数值模拟了由尖楔产生的激波冲击平板诱导平板边界层产生分离的现象。通过分别改变来流马赫数<靶ń强谝愿谋淙射激波强度,,分别得到了层流边界层和湍流边界层分离条件、壁面参数分布规律、干扰点后激波系结构及湍流边界层厚度变化趋势。结果表明,除入射激波强度外,边界层厚度也是影响湍流边界层分离的主导因素;当湍流边界层发生分离时,干扰点后的边界层可能增厚,可能不变也可能变薄;分离区近壁温度可能降低;在同一楔角的情况下,随着来流马赫数的增加,第一道和第二道反射激波的相对位置发生改变,由平行变为相交。在简单的二维平板/楔结构研究的基础上,本文还进行了超燃冲压发动机进气道内边界层分离的数值分析,为解决航空航天领域的一些工程实际问题提供了理论参考。关键词:激波/边界层相互作用;边界层分离;数值模拟;/.瑃哈尔滨檀笱妒垦宦畚痯甅;,;/;·,,甌瑆琣,,琽;;作者┳:葛互塑』坚二—一哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等的引用己在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,结果由本人承担。期:年月日日第滦髀工程背景及研究意义当物体位于高速气流中或在空气中作高速飞行时,物体附近常因气流压缩而形成的激波,激波的压力梯度变化大,常引起附在物体表面边界层的分离,下面介绍两例现实存在于航空航天领域的激波与边界层干扰现象:捎诖娇谇考げǖ拇嬖冢ǔT诮赖母衾攵味グ灞诘谋呓层会发生分离。进气道内的边界层分离使得总压恢复系数减小,影响了进气道的性能,见图甀。边界层与激波的相互作用规律是冲压发动机进气道研制的关键技术之一。图冲压发动机进气道图火箭主体及助推器诨鸺闹魈逵胫破髦洌捎诜尚惺甭砗帐洗螅于助推器顶部产生了的强斜激波,并与芯级外壁上的边界层发生强烈干扰,使得火箭的阻力大大增大,见图。除以上两类常见的激波与边界层干扰现象,激波诱导边界层分离现象在高速飞行中无所不在,通常发生在飞机,导弹和火箭的内、外流场。边界层的分离以及由此引起的失速、壅塞等现象是十分重要的问题。这不仅因为飞行器及各种流体机械常因失速、壅塞等造成飞行的困难和能量的损失,也还因为失速和壅塞等使其工作性能降低。边界层分离如果发生在机翼上将引起失速、飞行阻力增加和机身的抖哈尔滨工程大学硕士学位论文物理现象及研究方法振等问题,除了造成大量旋涡,大大增加机械能消耗【】;当边界层分离发生在火箭芯级表面时,将显著加大飞行阻力,当激波与边界层的相互作用加剧时,会引起分离区的扩大,导致火箭的抖振眑;如果边界层分离发生在冲压发动机的进气道内时,将会弓鹆鞒〉幕洌髁肯凳跣。会加大气流总压损失,使总压恢复系数降低發。清楚地掌握流动分离的机理,有效地预测和控制分离是十分重要的,且具有重大的实用价值。研究激波与边界层的相互作用,既是边界层分离基础研究的一项重要内容,也是为解决航天航空和军事作业中一些工程实验问题提供理论基础。由此可见,分离现象的研究,对于推进航空科技发展,具有一定的现实指导意义。激波与边界层的相互作用的研究,是当今流体力学、气体动力学和工程热物理学科发展前沿的重大应用基础理论课题,也是航空航天领域的几大亟待解决的问题之一。激波与边界层相互作用./,一股简称为“薄饕L逑衷诩げǔ寤鞅呓绮阌盏计浞⑸掷氲南象,见图。由于边界层内贴近壁面的总是一层亚音速流,而激波只能在超音速流中形成,因此从主流区射向平板壁面激波,只能伸到边界层内的声速处,不能直接伸展到壁面上,而平板边界层不能承受较大的逆压梯度,这对,激波后面的突跃高压使得流场质点通过这一亚音速层往前移动,流线凸起,出现了边界层分离。图激波与边界层作用的庹掌】分离区的出现使得流线的凸起更加显著,呈凸包状。于是在激波入射点上游,形成一个压缩波区并汇聚成一道激波,称为第一道反射激波,第哈尔滨工程大学硕士学位论文亨等等雩每再平扳耥■罨乙刁崔、、/边瓶国内外研究概况及发展趋势一道反射激波与入射激波形成了典型的“