计算物理

作者：宋亚豪, 魏志, 王彬, 许常悦, 刘可

关键词：可压缩绕流, 尺度自适应模拟, 本征正交分解, Lamb矢量

采用尺度自适应模拟(SAS)方法对超临界机翼跨声速绕流进行研究, 来流马赫数、攻角和雷诺数分别为0.80, 3°和1×107。通过分析涡结构以及表面压力脉动的分布, 发现机翼流场中存在三种流动状态, 分别为激波抖振运动、小幅度的激波运动和失速状态下的大分离流动。探测点压力信号的功率谱密度分析, 表明这三种流动状态均呈现低频运动特性。分析三种流动状态下各截面的表面压力系数和压力脉动均方根的分布, 可知大分离流动是导致机翼升阻力系数波动的主要因素。通过分析压力场的本征正交分解, 对于激波抖振运动和小幅度的激波运动而言, 占主导的模态与激波运动和尾缘扰动有关, 且激波抖振状态下流动更为稳定; 对于大分离流动, 主导模态与不稳定激波运动和不同尺度涡结构脱落有关。相较于激波抖振以及小幅度的激波运动, 大分离流动状态下近壁区内的速度脉动以及湍动能处于较高水平, 分离区附近的湍动能以及湍动能生成项显著增强, 与可压缩效应有关的压力-胀量相关项在剪切层失稳区域造成的湍流衰减更为显著。通过分析Lamb矢量散度可知, 对于小幅度的激波运动而言, 剪切层两侧具有存在不同的动量输运机制; 对于激波抖振运动和大分离流动, 由于剪切层出现失稳, 故呈现较为混乱的动量输运形式。

来源：2025年第6期

《计算物理》期刊编辑部

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