高超声速可压缩层流边界层自相似解_强希文1

【高超声速可压缩层流边界层自相似解】是指在高超声速流动条件下，研究可压缩边界层的一种理论方法。高超声速飞行器在空气中高速运动时，由于高马赫数和高温，使得气体分子发生振动、离解和电离等现象，这些现象对流动特性有显著影响。在分析此类流动问题时，通常会区分低焓和高焓条件。低焓条件下的流动可以用量热完全气体或热完全气体模型描述，而高焓条件则涉及热动力学平衡的混合气体模型。 文章中提到的新方法是针对没有外部压力梯度的光滑平板边界层流动的自相似解。通过修正的eL vy-M angler和D orod intsyn-H ow ar ht变换，可以解决薄层流边界层内的流动问题。这种方法考虑了粘性系数与温度幂指数的关系，用封闭耦合的非线性常微分方程组描述温度场与流函数之间的显式关系。这允许对不同粘性-温度关系假设下的结果进行比较，简化了分析过程。 在高超声速流中，平板流动可以划分为四个区域：I区是延迟形成的激波层，II区是强相互作用连续区域，III区是弱相互作用区域，IV区是远离平板前沿的区域。I区和II区的流体性质复杂，需要采用一阶动力学流理论，而III区和IV区则可应用传统的可压缩边界层理论。iL和N agamatsu等人提出了描述激波层与边界层强相互作用的理论，发现随着马赫数增加，表面摩擦系数并非稳定衰减，而是增大。他们还通过直接近似方法得到强相互作用区域的自相似解，揭示了在加热表面下速度可超过自由流值的可能性，以及热传输系数对层流分离现象的影响。 此外，Von Driscoll使用C ordes方法推导出常微分方程组来描述可压缩层流边界层，考虑了理想气体遵从S ulhL erland定律的情况，研究了马赫数高达25的流动特性，发现表面摩擦系数和热传输系数与雷诺数、马赫数以及壁温和自由流温度比有关。 高超声速可压缩层流边界层自相似解是研究高超声速飞行器周围复杂流动现象的重要工具，它通过数学变换和理论模型揭示了流动特性与温度、马赫数、壁温等因素的深刻联系，为工程设计提供了理论依据。