高超声速边界层转捩壁面摩阻和热流过冲现象
在槽道和边界层从层流转捩为湍流的过程中,常常会出现转捩峰处的摩阻和热流值大于充分发展湍流处的摩阻与热流值,这种现象被称为摩阻和热流的过冲现象。尽管过冲现象广泛存在于槽道、边界层等有壁面的流动中,但此现象背后潜藏的流动机理却少有研究。
北京大学陈十一教授科研团队首次利用冯卡门边界层二次积分的方法对高超声速边界层转捩时壁面摩阻和热流的过冲现象的主要原因进行了解释。图2表示了转捩峰处摩阻的过冲现象主要由强烈变化的平均速度梯度导致,而之前文献中认为雷诺切应力是导致摩阻过冲现象的主要原因的论断是不合适的。图3表示了转捩峰处热流的过冲现象主要是由近壁处强烈的粘性耗散导致的,而之前文献中认为雷诺热流是导致热流过冲现象的主要原因的论断是不合适的。
研究结果发表在《J. Fluid Mech.》,论文题目为《高超声速转捩与湍流边界层的壁面摩阻和热流分解》。论文第一作者为北京大学博士研究生许得豪,通讯作者为王建春教授和陈十一院士。论文链接:DOI:10.1017/jfm.2022.269