moderately blunt锥体上高超声速流动的响应性与不稳定性
流体动力学
2026-01-06 v1
摘要
为了识别和理解支撑于高超声速流动中锋利体上从 laminar 到湍流转换的线性响应性和放大机制，我们使用本征分析研究直径为 7{\deg} 半角、马赫数 、攻角为零、鼻尖半径基准的雷诺数 的锋利锥体上的流动。在频率最高达 330 kHz、方位波数在 0 到 200 之间时，获得最优 forcing 和 response。通过考虑等温 ( 300 K) 和绝热壁面条件来 account 壁温效应。本征分析显示，在等温情况下，stationary streak 模态是最被放大的，随后是 20 到 140 kHz 之间的 entropy-layer 模态。在绝热情况下， Mack 模态是最被放大的。由于鼻尖的锋利度导致的 entropy layer 对响应性结构具有深刻的影响。对于最优 streak 模态，最强的响应性结构位于 entropy layer 中更深处，进一步远离边界层边缘，与相当于锋利锥体的 streak 模态相比。这表明大气扰动可能在不完全穿透边界层的情况下激发类似 streak 的不稳定性。对于 entropy-layer 模态，其主要响应性和涡流特征位于 entropy layer 内。能量预算分析揭示，这些模态最易受到动力扰动的影响，并且最显著地对温度涨落作出响应。这类模态利用利用 entropy layer 中基流的壁向温度梯度的温度混合机制来实现增长。
引用
@article{arxiv.2601.02341,
title = {Receptivity and instability of the hypersonic flow over moderately blunt cones},
author = {N. d'Eprémesnil and C. Caillaud and G. Lehnasch and M. Olazabal and P. Jordan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.02341},
year = {2026}
}