基于NPLS的斜激波干扰超声速后台阶流场精细结构实验研究

为分析斜激波与超声速后台阶绕流的相互作用规律,在Ma = 3.8的小型低噪声风洞中,开展了台阶高度分别为5 mm及10 mm的实验研究。采用基于纳米示踪的平面激光散射(Nano-tracer-based Planar Laser Scattering, NPLS)技术获取了流场精细结构图像,在流场上游上表面安装斜劈生成斜激波,对比研究了不同入射角度和作用位置的斜激波对不同高度后台阶流动结构的干扰作用。无斜激波干扰时,台阶附近的剪切层流动为大范围的低速区。斜激波作用于边界层再附发展区域时,台阶下游流动逆压梯度较大,激波后的边界层大幅抬起,形成大量的大尺度/拟序涡结构,斜激波作用点前的大尺度结构运动速度约比来流速度低22%、发展周期大于20μs,作用点后速度加快到接近主流速度;斜激波在边界层发生反射,反射激波形状扭曲严重,同时诱导产生大量不规则的小激波结构。