高超声速平板边界层中波纹粗糙壁峰值热流的变化规律及预测

摘要：

新型飞行器表面存在微烧蚀现象,会导致壁面局部热流增大.采用粗糙高度小于600 μm的波纹型粗糙来模拟微烧蚀表面.通过直接求解Navier-Stokes方程,计算了均布波纹粗糙的壁面峰值热流的变化规律.结果发现,粗糙度引起的峰值热流与流向位置的0.5次方成反比;壁面峰值热流与粗糙高度成正比,并随宽度增大而减小,受高度的影响大于宽度.同时,马赫数和壁温对壁面峰值热流影响结果表明,相对峰值热流增量与马赫数成反比、与壁温成反比.在此基础上,基于光滑平板热流理论解,给出了粗糙壁峰值热流预测公式.详细的工况验证表明,该公式在马赫数4～10和壁温300～800 K范围内能够准确预测粗糙壁面峰值热流,误差不超过8%.对于其他壁面形式,如椭圆型和分散正弦型,该公式也具有一定的适用性.

关键词：高超声速、粗糙壁、气动热、预测模型、峰值热流

所属期刊栏目：44

分类号：V211.3;V411(基础理论及试验)

在线出版日期：2023-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共19页

页码：120-138