文档介绍：天津大学
硕士学位论文
用扰动方程研究可压缩流动边界层中扰动的演化
姓名:张华
申请学位级别:硕士
专业:流体力学
指导教师:罗纪生
20070101
中文摘要有时采用扰动方程,这样对扰动方程可以采用灵活的差分格式。由此,本文尝试由于非线性的作用会激发出高次谐波,进行傅立叶变换得到的平均流修正及各次关键词:扰动方程,可压缩,边界层流动,数值模拟,通常研究可压缩流动所采用的方程是完整的甋方程,这种方法对于计算定常流动是可以的,但在研究扰动演化时,由于基本流和扰动一起计算使得在采用计算格式上产生矛盾,适合基本流的计算格式不适合计算扰动,适合扰动的计算格式不适合计算基本流,而且基本流的计算精度往往会对扰动量的精度产生很大的影响,使得高阶直接数值模拟的精度降得很多。在研究不可压缩流动时,人们了使用扰动方程对可压缩边界层中扰动进行研究,旨在探索用扰动方程研究可压缩中扰动演化的新方法。本文采用扰动方程,结合扰动方程的特征继承使用传统的可压缩流动中的通量分裂方法,对来流马赫数为、雷诺数为目裳顾跗桨灞呓绮阒腥哦难化进行了数值模拟。计算采用空间模式,对于给定的基本流,在计算域入口加入ㄈ哦芯咳哦目占浞⒄寡莼6杂谛》档娜哦扑愕玫降娜哦值和相位与线性稳定性理论结果相比,两者符合的很好。对于有限幅值的扰动,谐波,发现各次谐波无论幅值还是相位都与完整的甋方程计算的结果符合的很好,由扰动方程得到的平均流修正比甋方程得到的大。
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%叩学位论文作者签名:浓珲学位论文作者签名:争叩醐独创性声明签字日期:伽签字目瑚:力弦辏隆輔日勋学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得墨鲞盘鲎或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解苤鲞态堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权吞鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检乞孙/月乡。日本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得作了明确的说明并表示了谢意。年币目:
第一章绪论可压缩流动稳定性的研究流转捩为湍流的条件,以及控制转捩的可能行。因此,对边界层转捩的预测和控目前,大多数的可压缩流动的数值研究都是对完整的甋方程进行的,由于在流场中可能出现激波,因此数值模拟时,采用的计算格式都是针对流场中存在激波进行设计的,这种对计算激波有效的计算格式在计算定常流动是可以的。但盾。适合基本流的计算格式可能不适合计算扰动,适合扰动的计算格式可能不适本文的研究主要是围绕可压缩边界层中不稳定波的空间演化进行的,下面对对可压缩流动,,高速飞行器越来越受到国防事业的青睐。空天飞行器在大气层中飞行时的流动分离、阻力及热载荷都与边界层中的流动状态即流动是层流还是湍流有关,边界层稳定性的研究及转捩的预测和控制就是要研究层制是成功的设计飞行器的前提,而可压缩流动的稳定性和转捩问题的研究也成为流体力学新的研究热点。由于超音速边界层的稳定性实验对实验的要求很高,目前还没有条件进行系统的实验研究。因此,数值模拟结合理论分析是目前研究超音速边界层的稳定性及转捩的有效方法。通常用数值模拟研究边界层的稳定性及转捩的方法是在得到基本流动以后,用数值的方法计算扰动在基本流中演化规律。在研究扰动演化时,基本流和扰动一起计算,往往使得在采用计算格式上产生矛合计算基本流,而且基本流的计算精度往往会对扰动量的精度产生很大的影响,使得直接数值模拟中扰动的精度降得很多。在不可压缩边界层稳定性及转捩的研究中,人们有时采用扰动方程。这样对扰动方程可以采用灵活的差分格式进行研究,取得了很好的效果。由此,本文尝试了使用扰动方程对可压缩边界层中扰动进行研究,旨在探索用扰动方程研究可压缩中扰动演化的新方法。流动稳定性的研究进行简单回顾。定性的理论结果。他们最早将温度梯度和速度剖面的曲率引进无粘稳定性分析,
鍪痙矾瓦。砌石矾海甤:,则存在不稳定亚声速扰动的充分条件是:瓦对可压缩边界层线性稳定性作了全面论述。⑾郑砸桓龈ǖ钠式中,H哦ǖ南嗨俣龋琣:为边界层外缘的音速。和っ魅绻这里6杂Φ墓盏愠谱鞴阋骞盏恪最早给出了有粘稳定性方程完整的数边界层的不稳定波延拓而得,称为第一模态,其它的则称为第二、第三模态等。以研究有限幅值扰动的非线性演化,但进展不大。与三维扰动相互作用触发二次失稳的现象。以此为依据,导出了可压得出令人信服的