基于气体动理论方法的超声速波壁流动

高超声速边界层转捩会导致飞行器表面热流与摩擦阻力数倍增加，显著影响其飞行性能。波纹壁作为一种边界层流动的被动控制方法，同时也属于一种壁面微结构，因此对其局部稀薄效应的研究具有重要的工程意义。本研究采用保守离散统一气体动理学格式，并利用全域数值模拟方法。首先，在来流马赫数6、雷诺数${{10}^{7}}$条件下，模拟了不同深度的波纹壁高超声速平板流动。随后，研究了在来流马赫数6、不同雷诺数下波纹壁（包括平板波纹壁与楔型波纹壁）的影响，并讨论了不同雷诺数下波纹壁局部稀薄效应的作用。以局部克努森数作为判据，我们发现在此类条件下，当来流雷诺数达到${{10}^{7}}$或${{10}^{6}}$时，因连续失效而在波纹壁附近产生局部稀薄效应的现象并未发生。然而，当来流雷诺数降至${{10}^{5}}$时，波纹壁附近的局部稀薄效应变得明显，分子平动与转动温度出现非平衡效应。该现象随雷诺数进一步降低而更显著。