马赫数 2.0 超声速涡轮叶栅中激波-边界层相互作用的非定常性
流体动力学
2022-09-13 v2 计算物理
摘要
基于轴向弦长、马赫数 2.0 和雷诺数 395,000 的超声速涡轮叶栅中激波-边界层相互作用（SBLI）的物理学，通过壁面解析大涡模拟进行研究。特别关注利用流动可视化、谱分析、时空互相关和流动模态分解来刻画分离泡的低频动力学。平均流场显示叶型两侧形成不同激波结构。在吸力面，斜激波冲击湍流边界层，而马赫反射与压力面边界层相互作用。本涡轮叶栅中的相互作用相对于更典型的情形既有相似也有差异。例如，激波/气泡运动的特征频率与典型情形文献中描述的可比。然而，吸力面气泡导致压缩波未聚并成分离激波，且尽管马赫反射带来强正激波，压力面仍形成薄气泡。瞬时流动可视化揭示了来流边界层上展向拉长的流向结构及其与激波和分离泡的相互作用。时空互相关揭示近壁条带驱动吸力面分离泡运动，进而促进再附激波振荡和剪切层拍动。利用本征正交分解识别了 SBLI 中的有组织的运动及其相应特征频率和空间支撑。
引用
@article{arxiv.2204.08065,
title = {Unsteadiness of Shock-Boundary Layer Interactions in a Mach 2.0 Supersonic Turbine Cascade},
author = {Hugo F. S. Lui and Tulio R. Ricciardi and William R. Wolf and James Braun and Iman Rahbari and Guillermo Paniagua},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.08065},
year = {2022}
}
备注
47 pages, 25 figures. Published in the Physical Review Fluids (https://journals.aps.org/prfluids/abstract/10.1103/PhysRevFluids.7.094602)