高超声速流中带尖锥轴对称前体的非定常脉动流场

本文给出了在自由流马赫数$M_\infty = 8.16$、基于基体直径的两种不同自由流雷诺数（$Re_D = 0.76 \times 10^6$和$3.05 \times 10^6$）下，带突出尖锥的轴对称平头圆柱高超声速流动的实验观测。此外，对纹影图像进行模态分析，以结合非定常压力测量理解流动动力学。长度与基体直径比为$[l/D]=1$的突出尖锥产生了一种熟悉的称为“脉动”的非定常流场。计算了两种不同$Re_D$情形下的压力载荷与脉动强度。观察到两种参数在高、低ReD情形间最大下降98.24%。基于分析，注意到脉动特性的差异源于两个涡区，各来自基体前方“塌缩”阶段形成的两组“$\lambda$”激波。来自$\lambda$激波三重点的脱落涡与旋转驻波之间的相互作用，导致了平头圆柱上的非对称高压载荷和激波脉动的观测。涡相互作用形成了第二主导空间模态，其时间模态携带无量纲频率（$f_2D/u_\infty \approx 0.34$）几乎是基频（$f_1D/u_\infty \approx 0.17$）的两倍。观测到的频率与ReD情形无关。然而，在高频范围内，光谱压力衰减在低和高$Re_D$情形下分别遵循反幂律和-7/3律。