钝锥迎风边界层

攻角增大转捩前移

揭示了钝锥迎风侧边界层在攻角下的三维不稳定机制，为高超声速飞行器热防护设计提供转捩预测依据。

Kuo, Chen · Li, Xiaohu · 涂国华 · Wan, Bingbing · Bin, Zhang · 陈坚强 · Chen, Jiufen

Acta Mechanica Sinica/Lixue Xuebao 2025

参数信息

单位雷诺数

4.0 × 10⁷ m⁻¹

自由流马赫数

6

攻角范围

2–10 °

头部半径

5 mm

不稳定三维模态数量

2

技术优势

转捩预测准

基于双全局分析的eN方法预测的转捩位置与风洞实验结果一致，且随攻角增大前移。

LST可用

线性稳定性理论准确预测了V1模态的特征函数和增长率，表明其可用于大攻角钝锥迎风边界层转捩预测。

主导模态清晰

识别出最不稳定的varicose V1模态，其幅值峰值沿流向呈'V'形分布，很可能导致实验观察到的V形转捩前沿。

覆盖攻角范围

实验和稳定性分析覆盖2°–10°攻角范围，间隔2°，系统揭示了攻角影响规律。

应用场景

• 高超声速飞行器：预测钝锥迎风侧转捩位置，为气动设计提供边界层状态。
• 热防护系统：转捩前移导致热流升高，需据此优化热防护设计。
• 边界层转捩预测：提供基于双全局分析和LST的转捩预测方法及实验验证。