论文摘要
通常在研究边界层内扰动演化和三波共振时,加入的扰动都是干净的。而实际流动中,往往存在边频扰动,即频率与主频扰动接近的扰动。边频扰动幅值足够大的时候,就会产生严重的影响,其过程可简单描述为:一个主频扰动的边频扰动与该主频扰动的非线性作用会激发低频的差频扰动。而差频扰动是"危险"的,因为它与边界层中任何一个大幅值扰动的非线性作用,都会激发出该扰动的边频扰动,从而拓宽所有大幅值扰动的频谱,进而对整个边界层中扰动的演化产生明显的影响。对于三波共振导致的转捩问题,边频扰动的这种作用则会影响转捩位置。本文采用抛物化稳定性方程(PSE)进行研究。通过与直接数值模拟(DNS)方法对比,验证了PSE方法的正确性。然后用该方法计算边频扰动对边界层中扰动演化的影响,并与Kachanov等以及Saric和Reynolds(1980)的实验结果,还有Nayfeh和Bozatli的渐近分析结果相对比,结果基本一致。边频扰动的幅值虽然低于主频扰动,但只要其幅值足够大,就会激发出幅值较大的差频扰动,而且会影响主频波的演化。为了研究边频扰动对三波共振转捩的影响,先计算了无边频时的转捩机理,结果发现了"定常展向波作用(SSWW)"机制,即两个三维波激发出定常展向波,而定常展向波的生成和增长是发生转捩的必要条件。然后研究了二维主频扰动存在边频扰动的情况下,三波共振导致的转捩。发现边频波的相对幅值,即它的绝对幅值与主频波的绝对幅值之比,对转捩的提前量有影响,而其绝对幅值则无明显影响。相对幅值越大,转捩越靠前,且当相对幅值达到40%时,会对转捩位置有实质性的影响。而存在边频扰动时,转捩的机理则是,边频扰动通过多种复杂的渠道,增强了SSWW机制的作用效果,最终导致转捩提前。
论文目录
文章来源
类型: 国内会议
作者: 陈相臻,张永明
关键词: 边频扰动,差频扰动,三波共振,转捩,抛物化稳定性方程
来源: 中国力学大会（CCTAM 2019） 2019-08-25
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 力学
单位: 天津大学高速空气动力学研究室,天津大学力学系,天津市现代工程力学重点实验室
分类号: O321
页码: 1093-1127
总页数: 35
文件大小: 1205k
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标签：边频扰动论文; 差频扰动论文; 三波共振论文; 转捩论文; 抛物化稳定性方程论文;