激波/湍流邊界層干擾物面剪切應力統計特性
摘要:為了揭示激波/湍流邊界層干擾區內物面剪切應力統計特性的演化規律,采用直接數值模擬方法對來(lái)流馬赫數2.9、12°激波角的入射激波與平板湍流邊界層相互作用問(wèn)題進(jìn)行了研究。通過(guò)與風(fēng)洞試驗數據的比較分析,驗證了計算結果的可靠性。系統地探究了干擾區內物面剪切應力的典型特征,如預乘譜、概率密度分布和相干結構等。研究結果表明,分離激波的低頻振蕩運動(dòng)對流向及展向分量的預乘譜均沒(méi)有實(shí)質(zhì)影響,其脈動(dòng)仍以高頻特征為主,低頻能量變化較小。干擾區內流向剪切應力概率密度函數分布變化劇烈,分離泡內對數正態(tài)分布規律不再適用,而展向剪切應力在干擾區內與正態(tài)分布較為接近。相較于上游湍流邊界層,分離泡內物面剪切應力矢量夾角與幅值的聯(lián)合概率密度變化顯著(zhù),峰值概率降低,峰值范圍增大。此外,流向剪切應力脈動(dòng)場(chǎng)的本征正交分解分析指出,主能量模態(tài)與分離激波的低頻振蕩以及下游再附邊界層內的G?rtler-like流向渦結構密切相關(guān)。
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