三维边界层转捩研究取得新进展

2021-02-05 17:44:55

近期,计算所转捩研究团队在三维边界层转捩研究方面取得突破。团队以2度攻角、马赫6升力体为研究对象,基于大规模边界层转捩直接数值模拟(DNS)数据,开展全局稳定性分析。研究发现升力体边界层可沿周向分为七个转捩特征区域,即迎风流向涡区、迎风横流区、肩部接触线区、肩部横流区、肩部流向涡区、背风横流区、背风接触线区。这些区域的边界层剖面沿展向存在变化,导致不稳定模态在展向非周期分布,传统的一维稳定性分析工具不能准确捕捉扰动演化。为此,团队独立开发了全局稳定性工具,包括当地空间模式分析(BiGlobal)和平面推进抛物化稳定方程工具(PSE3D),并在国际上首次实现了对三维复杂外形全区域不稳定波线性演化的准确预测;改进了现有的BiGlobalPSE3D求解方法,使其在横流不稳定性方面的计算效率(内存和时间)相较之前提升了一个量级以上,为后续进行基于全局稳定性的转捩预测奠定了基础。