高速边界层中延迟转捩的最佳二维粗糙度
摘要：表面粗糙度对Mach 4.5边界层内的湍流转捩的影响是通过直接数值模拟进行研究的。转捩是由非线性最危险的入流激扰引起的，在所规定的入流能量和马赫数下，它引起了平板上尽可能早期的转捩。这种扰动主要由两个法方向的二阶模不稳定波和一个斜波的一阶模组成。当引入局部粗糙度时，其形状和位置与入流波同步点相比对于二阶模不稳定波的放大有明显影响。模态放大的变化与靠近壁面区域的高度同时发生，该区域的不稳定波速在平均流动速度相对超音速。凸出的粗糙度放置在同步点的上游时具有破坏性，放置在下游时具有稳定性。评估粗糙度位置的影响后，对粗糙度高度、突变度和宽度进行了优化，目的是实现最大的转捩延迟。优化是使用集合变分(EnVar)方法进行的，粗糙度的位置固定在两个二阶模波的同步点的上游。最优粗糙度扰乱了壁面附近压力波的相位，抑制了主要不稳定波的放大，并缓解了导致转捩的非线性相互作用。结果是在整个计算域内维持了持续非湍流流动。
作者：Reza Jahanbakhshi and Tamer A. Zaki
论文ID：2307.08817
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-19