过膨胀平面喷管内跨声速激波/湍流边界层相互作用的时空动力学
流体动力学
2023-04-14 v1
摘要
我们开展了数值与实验相结合的研究，以探究完全膨胀马赫数 、射流雷诺数 的激波诱导分离缩比平面喷管中的跨声速激波/湍流边界层相互作用（STBLI）。该喷管构型通过时间分辨纹影可视化进行了测试。尽管已有大量关于高雷诺数分离流场的研究，但对于低喷管压力比（NPR）跨声速喷管中存在的弱激波非定常性知之甚少。因此，采用高分辨率三维延迟分离涡模拟（DDES）进行数值模拟，以研究壁面压力信号与非定常激波相互作用的时空动力学。所考虑的瞬态统计包括谱傅里叶与基于小波的分析以及动态模态分解（DMD）。谱分析揭示了对应于激波非定常阶段性行为的低能频率模态，以及与下游湍流混合层中开尔文-亥姆霍兹不稳定性特征相关的高频模态。通过模态分解与谱分析阐明了低频非定常性的机理，发现分离泡内的下游扰动不仅在闭合气动声学反馈回路方面起主要作用，而且使得低频非定常性得以持续演化与维持。还采用涡片法，通过假设上游传播的导引射流模态，对啸叫产生进行了表征分析。
引用
@article{arxiv.2304.06360,
title = {Spatiotemporal dynamics of transonic shock-wave/turbulent-boundary-layer interactions in an overexpanded planar nozzle},
author = {Justin Kin Jun Hew and Emanuele Martelli and Mahdi Davoodianidalik and Rod W. Boswell and Christoph Federrath and Matthew Shadwell},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.06360},
year = {2023}
}
备注
19 pages, 17 figures, submitted to PoF