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头部温度对圆锥高超声速边界层高频不稳定波影响实验研究OA

Experimental study of the effect of nose temperature on the disturbance waves in hypersonic boundary layer of blunted cone

中文摘要英文摘要

边界层从层流到湍流的转捩会对飞行器的飞行稳定性和飞行安全造成重要影响.高超声速飞行器在飞行时头部因气动加热而温度升高,影响边界层的稳定性和转捩特性.本文针对马赫数6、0°迎角圆锥模型开展了边界层稳定性实验,研究了头部温度和钝度对圆锥边界层稳定性的影响规律.壁温比(头部温度与来流总温之比)Tw/T0 在0.6~1.3之间变化,头部钝度R范围为 0~5 mm.通过红外热成像和高频脉动压力传感器(PCB)对边界层转捩及不稳定波进行测量.实验结果表明,改变圆锥头部温度和钝度会影响边界层的稳定性.在尖锥(R<50 μm)情况下,头部加热会促进第二模态波发展;对于头部钝度为 0.5和 2 mm的圆锥,壁温比从 0.6增大到 1.1时会抑制第二模态波发展,而继续增大到 1.3后则转为促进第二模态波的发展;对于头部钝度为5 mm的圆锥,头部加热则使第二模态波更稳定.

The transition of the boundary layer from laminar to turbulent flow significantly impacts the flight stability and safety of aircraft.The aerodynamic heating of the nose of the hypersonic vehicle during flight increases the nose temperature,which affects the stability and transition characteristics of the boundary layer.In this paper,experiments were carried out using a Mach 6,0° angle of attack conical model to explore the influence of the nose temperature and bluntness on the stability of the conical boundary layer.The wall temperature ratio(the ratio of the nose temperature to the total incoming temperature)Tw/T0 varies between 0.6 and 1.3,while the nose bluntness R ranges from 0 to 5 mm.Measurements of boundary layer transition and unstable wave were carried out utilizing infrared thermal imaging and high frequency pulsating pressure sensor(PCB).The experimental results show that changing the nose temperature and bluntness affects boundary layer stability.For a sharp cone(R<50 μm),the nose heating promotes the development of the second mode wave.However,for R=0.5 mm and 2 mm cones,increasing Tw/T0 from 0.6 to 1.1 inhibits the development of the second mode wave,while a further increase to 1.3 encourages it.For R=5 mm cones,nose heating stabilizes the second mode wave.

宫铭跃;董昊;刘是成;高思源;焦运

南京航空航天大学 航空学院,南京 210016||南京航空航天大学 非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室,南京 210016南京航空航天大学 航空学院,南京 210016||南京航空航天大学 非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室,南京 210016||南京航空航天大学 航空航天结构力学及控制全国重点实验室,南京 210016南京航空航天大学 航空学院,南京 210016||南京航空航天大学 非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室,南京 210016南京航空航天大学 航空学院,南京 210016||南京航空航天大学 非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室,南京 210016南京航空航天大学 航空学院,南京 210016||南京航空航天大学 非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室,南京 210016

数理科学

高超声速边界层第二模态壁温比红外热成像

hypersonic boundary layersecond modewall temperature ratioinfrared thermography

《实验流体力学》 2026 (1)

146-160,15

国家数值风洞工程项目(2020-DY01-001,0747-2266SCCMY003)

10.11729/syltlx20230139

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