全球气动热效应及其在高超音速过渡扫掠激波/边界层相互作用中的对称性

《Journal of Fluid Mechanics》：Global aerothermal effects and their symmetry in hypersonic transitional swept shock wave/boundary-layer interactions

超音速流动中斜激波/边界层相互作用（SBLIs）的气动热特性研究，通过快速温度敏感漆（fast TSP）技术获取高分辨率热流分布，分析不同掠角（0°-45°）下热流峰值迁移规律、G?rtler-like涡旋诱导的热流条纹演变及气动热对称性特征。

　　

摘要

在高超音速过渡扫掠激波/边界层相互作用（SBLIs）中，气动热问题对高速飞行器的结构安全至关重要，但目前仍知之甚少。在这项研究中，通过使用快速响应的温度敏感涂料（fast TSP）测量技术，获得了此前稀缺的高超音速过渡扫掠SBLIs的高分辨率热传递分布数据。在马赫数12.1、雷诺数为3.0×10^6的激波隧道中，测试了一系列扫掠角度从0°到45°的压缩坡面。这些坡面的扫掠角范围分别为：$34^\circ$$0^\circ$$45^\circ$。fast TSP技术能够全面展示这些坡面上的三维气动热效应，从而深入分析扫掠角度对热传递的影响及其对称性。时间平均结果显示，随着扫掠角度的增加，再附近的热流峰值向上游移动且幅度减小；在45°的扫掠坡面上，由于V型激波-激波相互作用，出现了第二个热流峰值。在再附点下游，由G?rtler涡旋引起的热流条纹随着扫掠角度的增加而减弱，而其主导的投影波长几乎不受扫掠角度或展向位置的影响。在坡面前端之外，再附边界层的起始位置逐渐向再附点靠近。最后，在再附点上游观察到了整体上的准圆锥形气动热对称性，但在再附点下游，展向上的再附起始位置、激波-激波相互作用及热流条纹的变化程度不同，破坏了这种对称性。

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