弱非线性理论在后掠翼边界层横流失稳演化预测中的研究
发布时间: 2018-06-08 浏览次数: 230

    横流失稳是三维边界层中的重要失稳形式之一。大量的横流失稳转捩实验研究表明横流失稳扰动要经历一段 较长的非线性饱和过程,因此基于线性稳定性理论(LST)的eN方法在横流失稳的转捩预测中失效。而直接数值 模拟(DNS)和非线性抛物化稳定性方程(NPSE)计算耗时,不具有当地性,因此应用到复杂三维边界层中的横 流失稳预测中具有相当的困难。为了能够相对精确高效的预测横流扰动的演化情况,需要建立适当的预测工 具。弱非线性理论(WNST)是流动稳定性中的经典理论,通过摄动展开的方法,建立了各阶扰动波的控制方程 ,导出了幅值方程,每一阶方程为常微分方程,因此相较于DNS和NPSE,WNST计算快捷、应用灵活。本研 究将不可压缩弱非线性理论推广到可压缩空间模式,以亚音速无限展长后掠翼边界层为研究对象,将推广的 弱非线性理论计算后掠翼边界层的横流失稳扰动的幅值演化,并于DNS计算的结果进行对比,证实此方法的 有效性。