超燃冲压发动机隔离段中激波串与空腔剪切层的相互作用

采用脱体涡模拟 (DES) 数值研究了超燃冲压发动机隔离段中自激激波串流动与空腔剪切层的相互作用。通过非定常统计与模态分析，分析了通过控制背压比改变激波串位置的影响以及改变空腔前壁角的影响。通过时空互相关系数分析研究了压力扰动的传播机制。在本数值研究中，考虑了一段带空腔前壁的等截面隔离段，其后接扩散段，在马赫数 2.2 下以三种不同背压比模拟。背压的改变提供了三种不同条件。为理解剪切层与激波串相互作用的非定常动力学，获取了壁面压力与中心线压力分布的时空轨迹、时空互相关系数，以及基于动态模态分解的模态分析。结果表明，低频激波串振荡主导了空腔振荡。壁面与空腔底壁间的时空互相关系表明了由激波引起的分离边界层及空腔角部回流区所产生的局部扰动传播。动态模态分解分析显示了空腔前缘的剪切层以及来自空腔的大涡向下游传播，也显示了激波串与空腔回流区之间相干结构的配对。