基于扩展自由相互作用理论的凸面上激波/边界层相互作用中压力分布的尺度分析

《Journal of Fluid Mechanics》：Scaling analysis of the pressure distribution in shock wave/boundary layer interactions on convex surfaces with extended free-interaction theory

【字体：大中小】 时间：2026年08月11日 来源：Journal of Fluid Mechanics 4.2

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　　摘要预测凸面上的激波/边界层相互作用中的压力分布对于高超音速飞行器设计至关重要，但目前尚缺乏统一的理论模型。本研究通过引入两个无量纲参数来扩展经典的自由相互作用理论：$\Delta \overline {p}_r$，该参数用于量化下游曲率对重新附着压力的累积影响；以及$\

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预测凸面上的激波/边界层相互作用中的压力分布对于高超音速飞行器设计至关重要，但目前尚缺乏统一的理论模型。本研究通过引入两个无量纲参数来扩展经典的自由相互作用理论：$\Delta \overline {p}_r$，该参数用于量化下游曲率对重新附着压力的累积影响；以及$\Delta \overline {p}_s$，该参数用于描述由于弯曲壁面上边界层生长而产生的上游位移延迟。根据分离点相对于曲率起始位置的相对位置，这种相互作用被分为两种类型：I型，即分离发生在弯曲段上游的平板上（此时$\Delta \overline {p}_s = 0$）；II型，即分离发生在弯曲表面本身上（此时$\Delta \overline {p}_s \lt 0$）。研究还提出了相应的缩放方法，以便从平板基准情况出发重建这两种相互作用类型下分离区域内的完整压力分布。通过数值模拟和实验测量的全面验证表明，标准化压力升幅$\Delta F^*_c/F^*_p$会线性地趋于$\alpha _r\,\Delta \overline {p}_r + \alpha _s\,\Delta \overline {p}_s$，且相关系数

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