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作者:尹李筱;赵小见;
单位:北京理工大学宇航学院;
摘要:跨声速激波振荡与空腔流动均是可侧向机动火箭导弹强脉动压力及结构振动的主要诱因。然而,现有研究多集中于讨论单一流动特征对壁面载荷环境的影响,并未关注两种非定常流动现象的耦合作用,为特定条件下飞行器的安全埋下一定的隐患。文中以典型火箭整流罩及侧壁空腔结构为研究对象,采用延迟分离涡模拟(delayed detached eddy simulation, DDES)方法对跨声速激波振荡与空腔流动同时存在工况下的流场特征和脉动压力时频特性开展数值研究,探讨激波振荡与空腔流动的耦合作用机理。研究结果表明:空腔流动减少了分离流对激波的作用从而减弱跨声速激波振荡的强度,而激波振荡使得空腔流场趋于稳定,显著降低了空腔壁面声压级(sound pressure level, SPL),0.95Ma工况下最多可达30 dB。基于对跨声速耦合流场流动规律的认知,设计了耦合流场的3种流动控制方案。对比结果发现:空腔前缘斜坡有利于促进激波振荡与空腔流动的相互抑制作用,进而降低空腔壁面脉动压力水平。跨声速激波振荡与空腔流动耦合流场分析可为新一代飞行器研制提供一定支撑作用。
关键词:跨声速流动;;激波振荡;;空腔流动;;脉动压力;;流动控制