基于分解(resolvent)视角看可压缩边界层中马赫波辐射的产生
流体动力学
2025-01-29 v2
摘要
我们识别了分别放大从基于线性化 Navier-Stokes 的可压缩平行边界层模型获得的亚声速和超声速特征的强迫机制。使用分解(resolvent)分析来分析该线性模型,其中线性化方程的非线性项作为对线性项的强迫。考虑亚声速模态时,只有动量方程强迫的螺线管(solenoidal)分量会放大这些模态。当考虑超声速模态时,我们发现这些是辐射到自由流中的压力波动。在自由流内,这些模态紧密遵循无粘马赫波的趋势。有两种不同的强迫机制放大超声速模态:(i)“直接路径”,其中对连续性和能量方程的强迫以及动量方程强迫的膨胀(dilatational)分量直接强迫该模态;(ii)“间接路径”,其中动量方程强迫的螺线管分量强迫壁面法向速度中的响应,而该壁面法向速度转而强迫超声速模态。所考虑的超声速模态大多数主要由直接路径强迫。然而,当考虑像直接数值模拟中那样由流动的缓冲层强迫的马赫波时,间接强迫路径变得显著。我们发现这些观察结果对于流向发展的边界层同样成立。这些结果与文献中关于可压缩湍流壁面有界流中速度的螺线管和膨胀分量的观察一致并进行了扩展。
引用
@article{arxiv.2209.14223,
title = {A resolvent-based perspective on the generation of Mach wave radiation from compressible boundary layers},
author = {Anagha Madhusudanan and Gregory Stroot and Beverley J. McKeon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.14223},
year = {2025}
}
备注
32 pages, 16 figures