在流体-结构相互作用效应下，带有柔性板的超音速进气道的振动演变

《Journal of Fluid Mechanics》：The hypersonic inlet buzz evolution under the fluid–structure interaction effect with a flexible plate

超燃冲压发动机入口柔性唇的流体-结构相互作用（FSI）行为引发 buzz 的机制研究中，通过柔性板模型揭示了渐进式能量积累与多阶段不稳定性发展的物理过程。柔性板与流动的相互作用显著延长了 buzz 的触发时间，导致区别于传统研究的"渐进起振"特性，同时证实柔性结构虽扰动较弱，但其持续的能量累积效应可引发下游激波链 destabilization，形成与刚性入口类似的非定常流动特征。

　　

摘要

对于高超音速进气道而言，“嗡嗡声”（buzz）是一种自持续的振荡流动现象，其特征是强烈的非线性和非稳态行为。我们的最新研究表明，与传统的进气道入口或出口处流动条件的改变不同，柔性唇部的变形是引发“嗡嗡声”的一个新的因素。然而，这种流体-结构相互作用（FSI）行为如何导致“嗡嗡声”产生的机制尚不清楚。为了阐明FSI如何作为触发流动不稳定性的主导因素，本研究在进气道内部考察了一个更为通用的柔性板模型。研究结果表明，柔性板的FSI作用会导致“嗡嗡声”发展的不稳定状态逐渐累积，从而呈现出与以往研究不同的“渐进式起始”特征。在这一过程中，柔性板的FSI会放大下游流动的振荡，并不断积累不稳定能量。最终，过多的不稳定能量会导致激波列失稳并从进气道中释放出来，引发一个以“嗡嗡声”为主导的完整不稳定过程。值得注意的是，由柔性板FSI引起的“嗡嗡声”表现出与刚性进气道中观察到的类似的非稳态特性。因此，作为一种内部自激扰动源，柔性板的FSI产生的扰动相对较弱，但具有高度持续的累积效应和明显的多阶段特性。本研究揭示了在柔性板FSI作用下的“嗡嗡声”演变机制，为高超音速进气道中的流动不稳定性提供了新的见解。

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