可压缩混合层湍流结构的生成演化机理研究

基本信息
批准号:91752111
项目类别:重大研究计划
资助金额:96.00
负责人:杨武兵
学科分类:
依托单位:中国航天空气动力技术研究院
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵学军,马元宏,纪锋,沙心国,赵俊波,张石玉,高震
关键词:
混合层可压缩湍流流动控制相干结构流动稳定性
结项摘要

Coherent structure of mixing layer is very classical in turbulent flow and its generation and evolution mechanism has some universality. In order to understand these mechanisms, a strategy from instability wave to instability structure then to coherent structure has been proposed out and three jobs has been planned in this project. The first job is to study the flow instability of mixing layer from low convective Mach number to high convective Mach number by using linear stability theory. The second job is to simulate the generation process from instability wave to instability structure and the evolution process from instability structure to coherent structure by using numerical method. The last job is obtain some photos of these flow structures with high fidelity by using flow visualization technique, which can be used to validate the prediction results from theory. The intrinsic relation between instability wave and instability structure will be built, and the nonlinear interaction among the instability waves will be used to explain the generation mechanism of coherent structures of mixing layer. Furthermore, the dynamics parameters of these structures can be obtained from numerical and experimental visualization photos.

混合层流动具有非常典型的湍流结构,其生成和演化机制具有一定的普适性。本项目提出从失稳扰动到失稳结构再到湍流结构的研究思路,拟通过三方面的研究来认识混合层湍流结构的生成与演化机制。一是开展宽范围对流马赫数混合层流动的稳定性分析,确定失稳扰动类型与扰动参数;二是通过数值模拟研究不稳定扰动生成失稳结构的过程,以及从失稳结构到湍流结构的演化过程;三是通过流动显示技术给出混合层失稳结构和湍流结构的清晰照片,对理论预测结果进行验证。稳定性分析与数值模拟将建立不稳定扰动与失稳结构的关系,扰动之间的非线性作用将为湍流结构的生成机制提供解释,而数值与实验显示将给出失稳结构和湍流结构的动力学参数。

项目摘要

混合层具有丰富的流动结构,这些结构的产生和演化过程有助于认识湍流结构行为。在本项目资助下,我们研究了宽范围对流马赫数混合层流动的线性稳定性,分析获得了声模态扰动及其空间演化特征,对混合层扰动模态进行了重新分类,消除了概念间的混淆;发现温度比值大于1以后,即使对流马赫数小于0.6,混合层最不稳定波也是三维的;采用数值模拟方法研究了单一扰动和多个扰动演化产生的流动结构,证实扰动增长放大形成失稳结构;通过小扰动理论建立了波纹壁增强混合的控制原理,给出了波纹壁几何参数的设计依据;提出用涡线来辅助识别流动结构,发现混合层经历一次失稳、二次失稳后,在后掠Λ结构的头部出现涡环结构,引起后掠结构的再次失稳,加速进入湍流状态。这些新的认识为湍流结构研究提供了素材。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
3

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016
4

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
5

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018

杨武兵的其他基金

批准号:10772168
批准年份:2007
资助金额:40.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

可压缩混合层涡结构演化和湍流分析

批准号:11072130
批准年份:2010
负责人:何枫
学科分类:A0903
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
2

不可压缩湍流的能量级串及拟序结构的生成机理研究

批准号:10902002
批准年份:2009
负责人:肖左利
学科分类:A0901
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

可压缩混合层中的涡结构与混合问题

批准号:90305014
批准年份:2003
负责人:何枫
学科分类:A0903
资助金额:72.00
项目类别:重大研究计划
4

超声速/高超声速边界层转捩中湍流结构生成演化机理实验研究

批准号:91752102
批准年份:2017
负责人:何霖
学科分类:A0909
资助金额:95.00
项目类别:重大研究计划