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声学超表面抑制高超声速边界层转捩的直接数值模拟研究

赵瑞  
【摘要】:使用空间直接数值模拟方法研究声学超表面对高超声速边界层内扰动传播的抑制作用。阐释了两种声学超表面微结构(阻抗匹配型与近零阻抗型)与边界层内扰动的作用机理,并对超表面理论模型的精度进行验证与确认,同时对超表面的铺设位置给出建议。研究表明,阻抗匹配型超表面通过微孔吸声作用,耗散了Mack第二模态能量,达到了抑制转捩的作用,而近零阻抗通过壁面相位相反抵消方式改变模态形态,达到抑制转捩的作用。超表面声学理论模型能够准确地模化微结构对流动的作用效果。声学超表面的铺设位置对扰动模态的传播极其关键,当超表面位于S模态与F模态同步点之前时,将放大扰动,促进Mack第二模态的发展,反之,将会抑制扰动。

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