一种抑制Görtler涡二次失稳的方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及流体力学领域，尤其涉及一种使用局部吹气抑制görtler涡二次失稳的方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、高德勒涡旋（görtler vortices）为流体力学名词，是指当边界层流经过弯曲管壁时出现的二次流，görtler不稳定性是由于离心力和法向压力梯度不平衡引起的，形成对卷流向涡，经常出现在喷管和进气道压缩面曲面边界层中，引起层流边界层向湍流边界层的转变。

2、高超声速流动，对于平板和圆锥边界层，一般使用壁面加热、冷却或者多孔壁面控制高超声速边界层转捩过程，但是加热和冷却这些手段需要额外地增加设备，消耗能源，增加控制成本，并且这两种手段对转捩控制的效果不是十分理想，很难具有普适性。而多孔壁面主要通过抑制第二模态声扰动的方式实现对高超声速边界层转捩的控制，由于görtler涡属于涡扰动，并且görtler涡的二次失稳模态的扰动主要集中在靠近边界层外缘的部分，而多孔壁面对声扰动以及靠近壁面附近的扰动的控制效果比较好，所以多孔壁面很难实现对高超声速曲面边界层görtler涡以及二次失稳过程的控制。

3、目前，针对高超声速边界层中görtler涡及其二次失稳过程控制的研究相对较少，亟需开发有效的控制高超声速曲面边界层görtler涡以及二次失稳过程的方法，进而控制高超声速曲面边界层转捩过程，尽可能维持喷管表面为层流状态，降低风洞来流噪声。

技术实现思路

1、本发明提出了一种抑制görtler涡二次失稳的方法，包括：将曲面实验模型放置在主流流体中，所述主流流体经过所述曲面实验模型后，在曲面实验模型上形成görtler涡，通过在所述曲面实验模型的前半部分局部吹气，吹气强度沿展向和流向分布均匀，实现抑制高超声速曲面边界层görtler涡及其二次失稳模态的增长。

2、进一步地，在距离所述曲面实验模型前缘80mm-110mm的位置处布置局部吹气段，局部吹气段的长度为20mm-80mm。

3、进一步地，在距离所述曲面实验模型前缘90mm的位置处布置局部吹气段，局部吹气段的长度为40 mm。

4、进一步地，吹气强度的范围介于0.004倍到0.01倍主流流体速度时，随着吹气强度的增加，görtler条带变得更加稳定，吹气对于görtler涡的抑制效果越好。

5、进一步地，吹气强度为0.004倍或0.008倍主流流体速度。

6、本发明还提出了一种抑制görtler涡二次失稳的装置，包括：用于形成görtler涡的曲面实验模型，所述曲面实验模型的前半部分布置有吹气段。所述吹气段在模型前半部分局部吹气，能够实现抑制高超声速曲面边界层görtler涡及其二次失稳模态的增长，进而达到推迟高超声速曲面边界层转捩的目的。

7、进一步地，在距离所述曲面实验模型前缘80mm-110mm的位置处布置局部吹气段，局部吹气段的长度为20mm-80mm。

8、进一步地，在距离所述曲面实验模型前缘90mm的位置处布置局部吹气段，局部吹气段的长度为40 mm。

9、进一步地，所述吹气段的吹气强度的范围介于0.004倍到0.01倍主流流体速度时，随着吹气强度的增加，görtler条带变得更加稳定，吹气对于görtler涡的抑制效果越好。

10、进一步地，所述吹气段的吹气强度为0.004倍或0.008倍主流流体速度。

11、本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述方法。

12、综上所述，本发明具有以下有益效果：

13、本发明针对高超声速曲面边界层görtler涡的流动特点，提出了在模型前半部分使用局部吹气的技术方案，实现抑制高超声速曲面边界层görtler涡及其二次失稳模态的增长，进而达到推迟高超声速曲面边界层转捩的目的。

技术特征：

1.一种抑制görtler涡二次失稳的方法，其特征在于，包括：将曲面实验模型放置在主流流体中，所述主流流体经过所述曲面实验模型后，在曲面实验模型上形成görtler涡，通过在所述曲面实验模型的前半部分局部吹气，吹气强度沿展向和流向分布均匀，实现抑制高超声速曲面边界层görtler涡及其二次失稳模态的增长。

2. 根据权利要求1所述的一种抑制görtler涡二次失稳的方法，其特征在于： 在距离所述曲面实验模型前缘80mm-110mm的位置处布置局部吹气段，局部吹气段的长度为20mm-80mm。

3. 根据权利要求1所述的一种抑制görtler涡二次失稳的方法，其特征在于：在距离所述曲面实验模型前缘90mm的位置处布置局部吹气段，局部吹气段的长度为40 mm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种抑制görtler涡二次失稳的方法，其特征在于：吹气强度的范围介于0.004倍到0.01倍主流流体速度时，随着吹气强度的增加，görtler条带变得更加稳定，吹气对于görtler涡的抑制效果越好。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种抑制görtler涡二次失稳的方法，其特征在于：吹气强度为0.004倍或0.008倍主流流体速度。

6.一种抑制görtler涡二次失稳的装置，其特征在于，包括：用于形成görtler涡的曲面实验模型，所述曲面实验模型的前半部分布置有吹气段。

7.根据权利要求6所述的一种抑制görtler涡二次失稳的装置，其特征在于：在距离所述曲面实验模型前缘80mm-110mm的位置处布置局部吹气段，局部吹气段的长度为20mm-80mm。

8. 根据权利要求6所述的一种抑制görtler涡二次失稳的装置，其特征在于：在距离所述曲面实验模型前缘90mm的位置处布置局部吹气段，局部吹气段的长度为40 mm。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的一种抑制görtler涡二次失稳的装置，其特征在于：所述吹气段的吹气强度的范围介于0.004倍到0.01倍主流流体速度时，随着吹气强度的增加，görtler条带变得更加稳定，吹气对于görtler涡的抑制效果越好。

10.根据权利要求6-8中任一项所述的一种抑制görtler涡二次失稳的装置，其特征在于：所述吹气段的吹气强度为0.004倍或0.008倍主流流体速度。

11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-5任一所述的方法。

技术总结
本发明提供了一种抑制Görtler涡二次失稳的方法、装置及存储介质，其中，所述方法包括，将曲面实验模型放置在流体中，流体经过所述曲面实验模型后，在所述曲面实验模型上会形成Görtler涡，所述曲面实验模型上的Görtler涡出现二次失稳时，在模型前半部分局部吹气，能够实现抑制高超声速曲面边界层Görtler涡及其二次失稳模态的增长，进而达到推迟高超声速曲面边界层转捩的目的。

技术研发人员：黄刚雷,韩帅,陈曦,何家容,王喜超,袁先旭,陈坚强,涂国华
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17