高超声速边界层转捩研究现状与发展趋势

• 作者: 张毅锋 徐国亮 涂国华 袁先旭 陈坚强 陈诚
• 来源期刊: 空气动力学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 高超声速 边界层转捩 飞行试验 转捩预测 转捩控制
• 年，卷（期）: 2017,（3）
• 所属期刊栏目: 综述
• 页码范围: 311-337
• 页数: 27页
• 分类号: O357.4
• 字数: 27923字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7638/kqdlxxb-2017.0030

摘要

高超声速飞行器边界层容易经历层流/湍流转捩,层流流动和湍流流动在摩擦阻力、热交换、噪声和掺混等方面有巨大差别,转捩问题已成为制约高超声速技术突破的基础科学问题之一,是当前国际学术研究的热点与难点.本文详细分析了国内外高超声速边界层转捩研究现状,并将其归为三类:已知主要原因的现象与规律、已知部分原因的现象与规律、未知或矛盾的现象.其中已知主要原因的现象与规律包括壁温、马赫数和噪声影响;已知部分原因的现象与规律主要有头部钝度、熵层和攻角影响;未知或矛盾的现象主要有单位雷诺数影响、转捩区长度、转捩区摩阻和热流分布等.同时介绍了高超声速边界层转捩影响因素研究、转捩机理研究、转捩预测方法及模型研究、促进/推迟转捩的控制方法研究、以及一些公开的飞行试验等方面的进展.最后指出,在今后的高超声速边界层转捩研究中,建议把单个影响因素独立出来研究,尽量避免多因素相互干扰;高超声速边界层失稳研究需要特别关注横流失稳、熵层和模态相互作用;转捩预测需考虑三维边界层和来流扰动的影响;转捩控制研究应重点关注高效、低阻、低热的控制方法;转捩飞行试验十分重要,飞行试验和静音风洞发挥的作用会越来越明显.过去60多年的研究经验表明在未来的研究中应该注重多种手段相结合.