高速升力体非对称流向涡不稳定性研究

高速飞行器实际飞行时存在非对称流动,为加深对非对称三维流场结构失稳机制的认识,采用二维全局稳定性分析方法对高速转捩研究飞行器（HyTRV）腰部非对称流向涡结构的稳定性特征进行了研究。模型长度为1600 mm,攻角为0º,来流马赫数为6,单位雷诺数为1.0 × 10⁷/m,静温为79 K。采用等温壁面（300 K）条件,通过高阶精度有限差分方法直接求解N-S方程获得层流基本流场。计算结果表明：升力体上表面顶部及下表面长轴处的低速流体向腰部汇聚,形成非对称流向涡,其中靠近下表面一侧的涡卷曲程度更强。
稳定性分析结果表明,升力体腰部非对称流向涡的不稳定模态主要有内模态、外模态和Mack模态,内模态主要由展向速度剪切主导,外模态主要由法向速度剪切主导。不同于传统对称流向涡的是,非对称流向涡的扰动形函数主要分布在流向涡卷曲更强的一侧。基于全局稳定性分析的e^N方法求解不稳定模态的N值发现：上游Mack模态N值较大,可能在噪声环境下引起转捩;下游外模态N值较大,可能在静声环境下引起转捩。