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激波与层流/湍流边界层相互作用实验研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2014
  • 页码:243-247
  • 分类:O357.52[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]国防科技大学航天科学与工程学院,长沙410073
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11172326,11302256)资助的课题.
  • 相关项目:高超声速湍流NPLS精细测试新方法及其应用的研究
中文摘要:

在超声速风洞中,分别对层流和湍流来流条件下的边界层和斜激波(激波强度足以引起流动分离)相互干扰进行了实验研究。利用纳米粒子示踪平面激光散射(NPLS)技术获得了两种条件下流场的精细结构图像;利用粒子图像测速(PIV)技术获得了两种条件下流场的速度场和涡量场;综合运用NPLS结果和PIV结果对比分析了两种流动的瞬时流动结构和时间相关性。实验结果表明:层流边界层内的分离区呈现出狭长的条状,而湍流边界层内分离区呈现出较规则的椭圆;在入射激波上游距入射点较远的位置,层流边界层外围拟序结构会诱导出一系列压缩波系,进而汇聚成空间位置不稳定的诱导激波,而湍流边界层则是在入射激波上游较近的地方直接形成较强且稳定的诱导激波;在入射激波下游,层流边界层内的膨胀区域较小且急促,膨胀后产生的再附激波很弱,而湍流边界层内的膨胀区域较大,膨胀后产生的激波较强。

英文摘要:

Investigation on the interactions between laminar or turbulent layer and shock wave is performed in a Mach 3.4 supersonic wind tunnel, based on nanoparticle-tracer based planar laser scattering (NPLS) system and supersonic particle image velocimetry (PIV) system. The model geometry in this experiment is composed of two flats with different positions in the test section which can provide the flat with different kinds of boundary layer, and a shock wave generator-a 12? wedge. Boundary layer separation/attachment, induced suppression waves, induced shock wave and expansion fan were clearly presented by NPLS images, velocity field and vorticity field were given by PIV results. Instantaneous flow structures and temporal evolution of two different flow conditions were analysised and compared according to both NPLS and PIV results. The experimental results show that: the separation zone in the turbulent boundary layer is long and narrow, but it’s quite different in the turbulent boundary layer where it is oval-shaped; upstream of the oblique shock wave, a serious of suppression waves can be observed outside of the laminar boundary layer and they will focus into a unsteady induced shock wave, but in contrast, only a focused shock wave can be found outside of the turbulent boundary layer and it’s quite stable; the expansion fan downstream of the oblique shock wave is small in the laminar boundary layer, leading to a sufficient acceleration of the flow, and the attachment shock wave behind the expansion fan is extremely weak, however it is a totally different condition in the turbulent boundary layer with a wide expansion fan and a strong attachment shock wave.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876