喷嘴超展开流中的间歇性实验与数值分析
流体动力学
2025-12-16 v1
摘要
本文报告了对高度超展开喷嘴流中壁面压力波动统计特性的调查。该流态由显著的冲击波诱导的流动分离引起，此状态对火箭喷嘴极其危险，因会导致极大的侧向负荷。所调查的数据库来源于实验与数值模拟，采用混合 RANS/LES 方法对来自 Reynolds 数约为 的次比例 Truncated Ideal Contour (TIC) 喷嘴的流动进行仿真。实验工作在法国 Poitiers 的 Institut PPRIME 的 S150 超声风洞中进行。喷嘴过度展开程度通过喷嘴压力比 (NPR) 来量化。从布置在喷嘴壁面上的若干探针处提取压力波动，考虑不同的 NPR 值。通过基于小波变换的条件统计方法研究了间歇行为，结果表明超展开喷流的气动负荷由间歇性脉冲组成，而非连续变化。小波分析揭示了尺度分辨率的间歇性，特别是显示壁面压力信号在与气动侧载相关频率附近 exhibits 显著的间歇性。这些间歇事件的统计特性——即发生间隔时间和幅值——对 NPR 值、壁面位置以及 NPR 值之间的依赖性较弱，似乎遵循普遍行为，可由对数正态分布模型描述。这一发现可能支持开发气动侧载的随机模型。
引用
@article{arxiv.2512.12317,
title = {Experimental and Numerical Analysis of the Intermittentency in a Nozzle Overexpanded-Flow},
author = {Emanuele Martelli and Vincent Jaunet and Giacomo Della Posta and Matteo Bernardini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.12317},
year = {2025}
}