截短理想型面喷管中的射流共振

发现截短理想型面喷管中的过膨胀射流具有纯音行为。对流场进行了研究以理解其起源并展示其如何改变侧载特性。首先基于位于喷管内沿压力探针环布置的壁面压力与喷管出口下游截面测得的高帧率时间分辨PIV速度场的同步采集，实验表征了壁面压力与射流速度场的时空组织。首先表明外部射流空气动力学与内部壁面压力场明显关联，但仅在此频率峰值处，波动壁面压力的一阶方位角模与波动外部速度场的一阶方位角模之间出现显著相干性。为复现该纯音流动动力学，开展了延迟分离涡模拟并针对实验结果进行验证。模拟数据分析表明，一阶方位角模的纯音流动行为确实在整体流动结构中更广泛地感受到，其中上游与下游传播波被证明共存，即便在喷管出口远下游处亦然。分析表明两波在射流核心中均有支撑，并在分离区具有不可忽略的压力特征。该纯音频率下波动压力场的谱本征正交分解揭示，侧向压力力的性质与强度由与上游及下游传播相干结构相关的共振所主导，其迫使激波网络响应并调制喷管内壁面上的压力水平。