三维浅空腔结构

宽0.25W可稳定转捩

在高超声速边界层转捩控制中，三维空腔的宽度对转捩有非单调影响，0.25W宽度的空腔能稳定诱发转捩。

Tian, Bai · 王强 · 肖志祥

Physics of Fluids 2023

参数信息

稳定转捩空腔宽度

0.25 W

保持层流空腔宽度

1.5 W

间歇转捩空腔宽度

0.5 W

间歇转捩空腔宽度

0.75 W

技术优势

稳定诱导转捩

0.25W宽度空腔能持续诱发边界层转捩，效果稳定，不受间歇性影响。

保持层流

1.5W及无限宽空腔不触发转捩，可使流动保持层流状态，适合需要保持层流的场景。

机理清晰

间歇转捩源于空腔前部逆压梯度的周期性振荡，该振荡由同步尺寸变化的回流区引起，为控制提供物理依据。

应用场景

• 高超声速飞行器表面：在飞行器表面布置特定宽度的空腔来主动诱导或抑制转捩，以控制热流和摩阻。
• 边界层转捩控制：作为边界层转捩的被动控制手段，通过选择空腔宽度实现转捩触发或延迟。
• 航天器热防护：利用空腔诱导转捩增强混合，提高冷却效率，或维持层流降低热流峰值。
• 高超声速风洞实验：在风洞实验中安装不同宽度的空腔模型，验证转捩控制效果并研究机理。