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題進行了研究。通過與風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對流向及展向分量的預乘譜均沒有實質影響,其脈動仍以高頻特征為主,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,分離泡內對數正態分布規律不再適用,而展向剪切應力在干擾區內與正態分布較為接近。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合概率密度變化顯著,峰值概率降低,峰值范圍增大。此外,流向剪切應力脈動場的本征正交分解分析指出,主能量模態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。
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