激波串与上游反射激波结构相互作用过程中的干扰结构演化和控制研究

The shock train and upstream reflected shock interaction (STURSI) in the ducted supersonic flows occur in scramjet isolators. The aerodynamic performance of the flight vehicle and scramjet is well related to the steady and unsteady features of the STURSI flow field.However,there is a lack of study to understand the fundamental physics of the STURSI, in particular for the unsteady STURSI process.We propose to investigate the following subjects:(1)the interacting process and spatial structure evolvement between the shock train and upstream reflected shocks;(2)the main incoming flow parameters effects on the interacting process;(3)the flow control methods to suppress the highly unsteady folw.The research approach is based on combined analysis with wind tunnel experiments,theory and numerical simulation.The proposed research will be the first systemic study of the STURSI, which will lay the foundation for future airbreathing high speed aircraft with high aerodynamic performance.

激波串与上游反射激波相互作用诱导的流动结构是吸气式高超声速飞行器与超燃冲压发动机应用背景下新出现的一种复杂的多重激波/附面层干扰结构；该结构的稳态、动态特性与发动机和飞行器的工作性能密切相关。但是，目前针对激波串与上游反射激波结构作用机理及参数影响机制尚不清楚，尤其是对两者作用过程中流动结构的演化过程研究处于空白。为此，本项目拟结合风洞试验和理论分析，并辅以数值模拟手段，进行3个基本内容研究：（1）上游激波反射结构与激波串相互作用过程中空间与壁面流动结构的演化发展过程；（2）不同流动参数对相互作用特性的影响规律；（3）基于相干流动结构的激波串动态特性的控制方法研究。最终通过实验结果、理论分析结论、计算结果的细致对比，揭示激波串与上游反射激波结构相互作用过程中的动态特性影响机制，发展相应的流动控制方法，研究成果对未来高性能吸气式高速飞行器气动设计有重要的指导意义。

斜激波串与上游反射激波相互作用形成的干扰流动结构是吸气式高超声速飞行器与超燃冲压发动机应用背景下的一种复杂激波/激波/边界层/分离流干扰结构；该结构的稳态、动态特性直接关系到发动机和飞行器的安全工作。出于探索斜激波串与上游反射激波结构相互作用机理的目的，本项目基于风洞试验数据与最小熵增理论，建立了联系上下游条件与相干激波结构之间的理论模型，解释了不同流动工况下斜激波串前缘与上游反射激波相干过程的演化机理，该模型理论自洽且与试验数据吻合良好。通过在激波串上游的壁面和核心流场中安装三角楔块和薄翼片结构，可以实现对斜激波串偏转方向和结构形态的主动流动控制。研究成果对高性能吸气式高速飞行器气动设计有重要意义。