涡轮叶片上激波-边界层相互作用与条件泡事件的条纹和涡旋 interplay
流体动力学
2025-12-16 v1
摘要
研究 supersonic 涡轮叶片凸壁面上的激波-边界层相互作用，重点关注极端分离泡事件以及泡、条纹和流向涡旋之间的相互作用。本分析基于 supersonic 涡轮在 Ma = 2.0 和 Re = 395000 条件下的大涡模拟 (LES) 数据集。在已有关于驱动泡呼吸运动的近壁条纹和涡旋发现的基础上，本文采用条件分析方法研究极端泡事件。在泡较小的事件中，近壁高速条纹穿透泡，导致入射激波上游的切向雷诺应力高于泡较大的事件。这些条纹伴随着流向涡旋，后者蜿蜒并诱导强烈的流体混合，导致更高的壁面法向和展向雷诺应力，从而产生更高的湍动能。这种湍流活动还导致分离区域内壁面压力和壁面摩擦系数的剧烈波动。相比之下，在泡膨胀事件中，高速条纹被平流过分离区域，流向涡旋仅在激波下游出现，导致泡内流体混合极少。沿泡表面的质量通量分析表明，在收缩阶段，质量流出泡主要发生在入射激波上游，这是由于流向涡旋将高速条纹拖向壁面所致。在膨胀阶段，在激波下游、靠近再附着处观察到显著的质量流入泡。这种增加的流体注入与流向涡旋和再附着处附近的低速流动结构的存在相关，表明涡旋的流体夹带在泡的质量流入中起关键作用。
引用
@article{arxiv.2512.12082,
title = {Interplay between streaks and vortices in shock-boundary layer interactions with conditional bubble events over a turbine airfoil},
author = {Hugo Lui and William Wolf},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.12082},
year = {2025}
}