钝度对高速钝楔边界层线性最优扰动影响OA

高速飞行器前缘钝度是影响其边界层转捩特性的关键参数。为探究大钝头模型在传统线性稳定性理论失效前提下的转捩机理,本文针对马赫数5.96下的8个不同钝度钝楔模型,研究了头部钝度对边界层线性最优扰动(即非模态失稳)的影响。研究采用数值模拟与理论分析相结合的方法:首先,采用五阶精度WENO格式求解Navier-Stokes方程,获得高精度的二维基本流;进而,基于线性抛物化稳定性方程的最优增长扰动理论,计算并分析了零频率下不同钝度对应的最优扰动能量增益及其空间演化特性。结果表明:钝楔边界层内存在显著的瞬态增长特性。随着钝度增加,最优扰动的入口起始位置向下游移动,最优能量增益及其对应的N值均逐渐减小。这说明钝度增加抑制了最优扰动的增长,与实验中观察到的转捩位置随钝度增加而后移的现象定性一致。尽管本文所采用的线性最优扰动增长理论无法解释钝度超过某一阈值后出现的“转捩逆转”现象,但能解释钝度较小时转捩推迟的现象。