激光聚焦扰动作用下高超声速边界层稳定性实验研究

• 作者: 刘小林 易仕和 牛海波 陆小革
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 高超声速边界层 激光聚焦扰动 流动稳定性 第二模态波
• 年，卷（期）: 2018,（21）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 221-232
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.67.20181192

摘要

在马赫数6、单位雷诺数3.1×106/m的条件下对半锥角7°直圆锥边界层稳定性开展了实验研究.以激光聚焦于流场中局部空间而产生的膨胀冲击波作为人工添加的小扰动,分析了该扰动对高超声速圆锥边界层流动稳定性的影响.实验中利用响应频率达到兆赫兹量级的高频压力传感器对圆锥壁面脉动压力进行测量,通过对压力数据进行短时傅里叶分析和功率谱分析发现,相比于不添加激光聚焦扰动的结果,添加激光聚焦扰动使边界层中第二模态波的出现位置提前,且扰动波的幅值大幅度地增加,在相同的流向范围内,激光聚焦扰动将边界层中的扰动波从线性发展阶段推进到非线性发展阶段,其对边界层中扰动波发展的促进效果明显.同时,激光聚焦位置的不同对边界层中扰动波的发展也具有不同的影响.当激光直接聚焦于圆锥壁面X=100 mm位置时,边界层中频率为90 kHz的扰动波幅值增长最快,在X=500 mm的位置处其幅值放大倍数为3.81,相比而言当激光聚焦位置位于圆锥前方自由来流中时,边界层幅值增长最快的扰动波频率大幅减小为73 kHz,相同范围内,其幅值放大倍数为4.51倍.由此可见,当激光聚焦位置位于圆锥上游的自由来流中时,其对边界层中扰动波的影响更为显著.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	易仕和	国防科技大学空天科学学院	57	352	11.0	15.0
2	陆小革	国防科技大学空天科学学院	6	11	2.0	3.0
3	牛海波	国防科技大学空天科学学院	5	7	2.0	2.0
4	刘小林	国防科技大学空天科学学院	5	7	2.0	2.0