平衡空气高超声速边界层转捩机理和湍流特性研究

由于空气在高超声速流动过程中伴随着化学反应，已不满足完全气体假设，气体比热不再是常数，必须考虑真实气体效应，这已超出了经典气体动力学理论的预测范畴。一种近似却是有效的处理方法是将真实气体假设为平衡空气，即考虑空气在流动过程中热力学参数值是变化的而不再是常数。目前的新问题是，如果飞行器要在大气层中做长时间的高超声速飞行，阻力计算就变成一个新的突出问题。这就必然牵涉到边界层的转捩及湍流问题。而准确地预报转捩位置也是在攻角较大时准确计算升力的关键问题之一。.有关完全气体超声速边界层的转捩机理及湍流特性的研究已取得了一些进展，但考虑真实气体效应后将产生什么影响，至今仍未得到充分研究。为此，本课题以平板和尖锥两种典型的边界层流动为研究对象，采用直接数值模拟方法，在高超声速条件下，将平衡气体作为真实气体的近似，研究平衡气体边界层转捩机理和湍流特征，为空天飞行器的设计提供理论基础。