熵层高超声速细长锥

熵吞没早于转捩

不同头部钝度的细长锥在零攻角高超声速流中的边界层转捩机制。

Yanhua, Zhu · 李新亮 · Guo, Tongbiao · 刘洪伟 · Tong, Fulin

Physics of Fluids 2023

参数信息

模拟网格点数

10 × 10^9

头部半径

1, 10, 20, 40 mm

基于头部半径的雷诺数

1.0 × 10^4 to 4.0 × 10^5

技术优势

模拟规模够大

采用GPU计算，网格点数高达10×10^9，能够解析头部钝度引起的熵层与边界层相互作用。

命中关键机制

发现转捩区内存在高频和极低频两个特征频率，且高频特征随头部半径增大而降低，揭示了熵层影响规律。

覆盖参数范围

涵盖四种头部半径（1、10、20、40 mm），对应基于头部半径的雷诺数从1.0×10⁴到4.0×10⁵，系统展示钝度效应。

应用场景

• 高超声速边界层转捩预测：提供头部钝度影响转捩位置和频谱的基准数据，用于校验预测模型。
• 航天器热防护系统：转捩位置后移减少气动加热，相关规律指导热防护系统设计。
• 再入飞行器气动设计：揭示头部钝度对边界层转捩的影响规律，用于优化再入飞行器气动外形。