基于彩色纹影的Edney IV型激波相互作用研究

王殿恺，洪延姬，李 倩，叶继飞

(装备学院激光推进及其应用国家重点实验室，北京 101416)

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在高超声速技术的发展中，飞行器外流场结构及其控制的研究对提高发动机性能是十分必要的。高超声速飞行器前体产生的斜激波极有可能与进气道唇缘产生的弓形激波强烈地相互作用，从而引起一系列复杂的波系结构，最终影响发动机的性能，给飞行器的设计带来挑战。

基于入射斜激波和弓形激波相对位置的不同，1966年，B.E.Edney确定了6种不同的相互作用类型［1］。其中Edney IV型相互作用产生了极其复杂的波系和超声速射流，来流在其中高效地压缩，进而在钝头体表面形成了强烈的局部高压区，极有可能破坏飞行器，因而引起了国际学者们的广泛关注。H.Yan［2］数值模拟了Edney IV型相互作用引起的高温高压区，并在自由流中沉积单脉冲能量以降低前缘热载和压载。R.Adelgren［3］实验测量了钝头体表面的压力分布，并用黑白纹影技术显示了Edney IV型相互作用，但波系结构细节并不十分清晰。国内在激波干扰方面起步较晚，研究也仅限于数值模拟。邓小刚［4］利用特征变量隐式NND格式和隐式分解算法数值求解了5种类型的激波干扰流场，得到了激波、剪切层以及彼此干扰结构。阎超［5］将AUSM上风格式应用于数值模拟半球绕流激波碰撞干扰的流动中，揭示了该流动在定常来流条件下的非定常本质。田正雨［6-7］对Edney IV型激波干扰非定常流动进行了数值模拟，他们采用有限体积法，结合空间半隐的二阶OCTVD格式与时间二阶显式RungeKutta法求解三维全NS方程，并且使用了Baldwin-Lomax代数湍流模型，壁面压力系数和Stanton数的时均分布与定常实验结果符合得较好。……