高速圆柱阵列流动模型

四种流态揭示激波-尾迹耦合

通过孔隙尺度模拟,系统揭示固体分数、马赫数与稀薄效应对激波结构和尾迹非定常性的影响,为多孔介质高速流动建模提供基准。

Wei, Wu · 80267087 · Qi, Li · 王光学 · 张怀宝

Physics of Fluids 2026

参数信息

固体分数范围
0.043–0.315
自由流马赫数范围
2–6
自由流克努森数范围
7.4 × 10⁻⁶ – 9.9 × 10⁻⁴
局部阻力最大偏差
20 %

技术优势

流态图谱完整

通过变化固含率识别出四种不同流态,其中体拟合激波与超声速尾射流耦合的流态导致圆柱上时均力空间不均匀性最大,为多孔介质设计提供直接判据。

稀薄效应量化

首次在宽克努森数范围(7.4×10⁻⁶–9.9×10⁻⁴)内量化稀薄效应对涡脱落与阻力的影响:St随Kn单调递减,时均阻力系数增加,为高空稀薄环境下的气动预测提供依据。

局部阻力偏差超20%

揭示忽略滑移边界条件会在尾迹区造成超20%的局部阻力预测偏差,明确滑移边界条件对高超声速多孔流动建模的必要性。

应用场景