基于小波分析方法的高超音速尖錐邊界層轉(zhuǎn)捩的實驗研究.pdf

1、關(guān)于層流--湍流的轉(zhuǎn)捩的研究是現(xiàn)代流體力學(xué)中最具有挑戰(zhàn)性的一個課題，對現(xiàn)代高性能飛行器的設(shè)計具有重要的意義。為了深入地考察轉(zhuǎn)捩過程的流動特性，在高超音速風(fēng)洞中，對自由來流馬赫數(shù)為5.95，攻角為0°，不同雷諾數(shù)(總壓P0≈690；980；1430KPa)時的半錐角為5°的尖錐，分別沿流向和不同滾轉(zhuǎn)角進(jìn)行了壁面壓力、壁面溫度的測量，同時利用ALTP(原子層熱電堆)傳感器對尖錐邊界層壁面上熱流瞬時脈動特征進(jìn)行了精細(xì)測量。 本文對A

2、LTP傳感器輸出的高超音速尖錐邊界層壁面熱流瞬時脈動信號進(jìn)行了多尺度小波分析，并且在小波分析的基礎(chǔ)上對時間序列信號的功率譜、雙譜和互雙譜進(jìn)行了計算。通過對基本流場的分析，辨識了不同實驗條件下的高超音速流場中尖錐壁面的基本流動狀態(tài)，并且在P0≈1430kPa時的條件下觀察到了層流--湍流轉(zhuǎn)捩的過程；通過對熱流瞬時脈動信號進(jìn)行多尺度小波分析及功率譜的計算，清楚地辨識了在高超音速流動中的第一模態(tài)特征和第二模態(tài)特征，并且發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)捩過程未發(fā)生時(

3、P0≈690；980KPa)，究竟是第一模態(tài)特征還是第二模態(tài)特征占主導(dǎo)地位也是不同的，但是在轉(zhuǎn)捩過程發(fā)生時(P0≈1430KPa)，第二模態(tài)特征占據(jù)了主導(dǎo)地位，甚至使得第一模態(tài)特征變得十分不明顯；通過雙譜和互雙譜的分析，對尖錐邊界層壁面熱流瞬時脈動信號內(nèi)的特征頻率的耦合作用情況進(jìn)行了深入的研究，從雙譜分析中觀察到了第一模態(tài)特征或第二模態(tài)特征占據(jù)主導(dǎo)地位的情況，這與在小波譜分析和功率譜分析所得到的結(jié)論相一致，同時發(fā)現(xiàn)各個特征頻率只是對其相