高速双锥流动振荡频率缩放模型

对典型双锥流动中激波和分离区域的相干小振幅非定常性（文献中称为振荡型非定常性）在马赫6下进行了实验研究。双锥模型由三个无量纲几何参数定义：前锥角和后锥角（θ1和θ2），以及锥体斜长比（Λ）。先前对振荡的研究是定性的，并且大多局限于固定θ1=0°和θ2=90°（称为尖锥-圆柱模型）的锥体模型特例，其中Λ成为唯一控制参数。在本工作中，我们利用时间分辨纹影可视化研究了固定θ2=90°时θ1-Λ参数空间中的自持流动振荡。实验揭示了两种不同的振荡子类型，其特征是前锥表面上分离点的运动（或缺乏运动）。利用谱本征正交分解提取了与流动振荡相关的全局时间尺度。振荡的无量纲频率（斯特劳哈尔数）表现出两种振荡子类型的独特缩放。观察到的局部流动特性、剪切层不稳定性以及流动几何约束之间的关系表明，气动声反馈机制维持了振荡。基于这一见解，开发了一个无经验参数的简单模型来预测斯特劳哈尔数。模型预测与实验测量吻合良好。该模型为高速双锥上自持流动振荡的性质提供了有益的物理洞察。