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高超声速流动中噪声与湍流度的关系

袁湘江  沙心国  时晓天  高军  
【摘要】:在不可压缩流动中,湍流度对流动失稳与转捩的影响机制有很多研究成果,已发展了一些依据其大小预测流动转捩的模型应用于工程设计。但在高速可压缩流动中,湍流度很难测量,给该速域的流动转捩预测建模带来困难。近年来的研究表明,高速流场(马赫数≥3)中的噪声是影响流动转捩提前与推迟,甚至决定转捩途径的关键因素。但流场噪声与湍流度对流场的激励机制有没有内在联系,或流场噪声与湍流度理论上是否存在相互关联,迄今仍缺少理论分析结果。由于可压缩流场中噪声的测量相对容易,因此探讨流场噪声与湍流度之间的定量关系具有重要的理论意义和实用价值。讨论了Euler系统中各类双曲波特性,重点分析了流场声波中脉动压力与脉动速度的本质联系,从理论上得到了声压级与声致湍流度的关系。同时,为了对影响湍流度的因素有更全面的认识,导出了非声扰动与非声致湍流度的关系。为建立高速流动转捩预测模型和探讨天地一致性问题,奠定了一定的研究基础。

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