基于伴随的高超声速边界层对稳态壁面吹吸/加热冷却的线性敏感性
太阳与恒星天体物理
2024-01-23 v2 天体物理仪器与方法
摘要
针对马赫数 4.5 的平板绝热边界层,我们研究了第一、第二 Mack 模态及条带对稳态壁面法向吹吸与壁面热流的敏感性。全局不稳定性在频率空间以 resolvent 增益表征,其相对于壁面边界条件的梯度通过基于拉格朗日的方法导出。实现于开源高阶有限体积代码 BROADCAST 中,并采用算法微分以获取离散化控制方程的高阶状态导数。对于第二 Mack 模态,当在 Fedorov 的 mode S/mode F 同步点上游施加吸力时 resolvent 最优增益减小从而导致稳定,反之在下游施加时则相反。最大的吸力梯度出现在 mode S 中性曲线的分支 I 区域。对于热流控制,前缘处的强加热使第一和第二 Mack 模态均稳定,其中前者对壁温控制更敏感。与 Mack 模态相比,条带对任何边界控制的敏感性较低。最终,我们表明一个由位于前缘附近单一稳态加热条带构成的最优作动器能够同时抑制所有不稳定性。
引用
@article{arxiv.2306.07838,
title = {From convective stellar dynamo simulations to Zeeman-Doppler images},
author = {Thomas Hackman and Oleg Kochukhov and Mariangela Viviani and Jörn Warnecke and Maarit J. Korpi-Lagg and Jyri J. Lehtinen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.07838},
year = {2024}
}
备注
12 pages, 21 figures, A&A, in press, abstract shortened