Investigación Numérica de la Transición de la Capa Límite de Placa Plana Hipersónica Sujeta a un Chorro Sintético de Bi-Frecuencia
Autores: Liu, Xinyi; Luo, Zhenbing; Liu, Qiang; Cheng, Pan; Zhou, Yan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Investigación Numérica de la Transición de la Capa Límite de Placa Plana Hipersónica Sujeta a un Chorro Sintético de Bi-Frecuencia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Transición
Retraso
Vehículos de vuelo hipersónico
Chorro sintético bifrecuencia
Baja frecuencia
Alta frecuencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
El retraso en la transición es de gran importancia para la reducción de la resistencia y el flujo de calor de los vehículos de vuelo hipersónico. El primer modo, de baja frecuencia, y el segundo modo, de alta frecuencia, existen simultáneamente durante la transición a través de la capa límite hipersónica. Este artículo propone un novedoso chorro sintético bifrecuencia para suprimir perturbaciones de baja y alta frecuencia al mismo tiempo. Se utilizaron análisis de tabla ortogonal y varianza para comparar los efectos de control de chorros con diferentes posiciones (USJ o DSJ), bajas frecuencias, altas frecuencias y amplitudes. Los resultados del análisis de estabilidad lineal muestran que, en términos de la tasa de crecimiento que varía con la frecuencia de la perturbación, un chorro sintético aguas arriba (USJ) con una frecuencia y amplitud específicas puede obstaculizar el crecimiento de ambos modos, retrasando así la transición. Por otro lado, un chorro sintético aguas abajo (DSJ), independientemente de otros parámetros, aumenta la inestabilidad del flujo y acelera la transición, con frecuencias y amplitudes más altas resultando en mayores tasas de crecimiento para ambos modos. Las bajas frecuencias tuvieron un efecto significativo en el primer modo, pero un efecto débil en el segundo modo, mientras que las altas frecuencias demostraron un impacto favorable en ambos modos. En términos de la tasa de crecimiento que varía con el número de onda en la dirección transversal, la regla de control del mismo parámetro bajo diferentes números de onda transversales fue diferente, resultando en un patrón complejo. Para obtener el efecto de retraso óptimo en la transición y mejorar la estabilidad del flujo, los parámetros del chorro sintético bifrecuencia deben seleccionarse de la siguiente manera: posicionarlo aguas arriba, con = 3.56 kHz, = 89.9 kHz, = 0.009, de modo que la tasa de crecimiento máxima del primer modo se reduzca en un 9.06% y la del segundo modo se reduzca en un 1.28% en comparación con el estado no controlado, donde el análisis del campo de flujo reveló un debilitamiento de la estructura de red gemela de la pulsación de presión.
Descripción
El retraso en la transición es de gran importancia para la reducción de la resistencia y el flujo de calor de los vehículos de vuelo hipersónico. El primer modo, de baja frecuencia, y el segundo modo, de alta frecuencia, existen simultáneamente durante la transición a través de la capa límite hipersónica. Este artículo propone un novedoso chorro sintético bifrecuencia para suprimir perturbaciones de baja y alta frecuencia al mismo tiempo. Se utilizaron análisis de tabla ortogonal y varianza para comparar los efectos de control de chorros con diferentes posiciones (USJ o DSJ), bajas frecuencias, altas frecuencias y amplitudes. Los resultados del análisis de estabilidad lineal muestran que, en términos de la tasa de crecimiento que varía con la frecuencia de la perturbación, un chorro sintético aguas arriba (USJ) con una frecuencia y amplitud específicas puede obstaculizar el crecimiento de ambos modos, retrasando así la transición. Por otro lado, un chorro sintético aguas abajo (DSJ), independientemente de otros parámetros, aumenta la inestabilidad del flujo y acelera la transición, con frecuencias y amplitudes más altas resultando en mayores tasas de crecimiento para ambos modos. Las bajas frecuencias tuvieron un efecto significativo en el primer modo, pero un efecto débil en el segundo modo, mientras que las altas frecuencias demostraron un impacto favorable en ambos modos. En términos de la tasa de crecimiento que varía con el número de onda en la dirección transversal, la regla de control del mismo parámetro bajo diferentes números de onda transversales fue diferente, resultando en un patrón complejo. Para obtener el efecto de retraso óptimo en la transición y mejorar la estabilidad del flujo, los parámetros del chorro sintético bifrecuencia deben seleccionarse de la siguiente manera: posicionarlo aguas arriba, con = 3.56 kHz, = 89.9 kHz, = 0.009, de modo que la tasa de crecimiento máxima del primer modo se reduzca en un 9.06% y la del segundo modo se reduzca en un 1.28% en comparación con el estado no controlado, donde el análisis del campo de flujo reveló un debilitamiento de la estructura de red gemela de la pulsación de presión.