高速可压缩来流与凹腔驻涡相互作用及其物质输运特性研究

为了深入认知凹腔驻涡与高速可压缩来流之间的相互作用过程以及来流马赫数对上述动力学过程的内在影响规律，对长深比为1.0的单凹腔基础构型在常温、常压、Ma=0.3~0.7的高速可压缩来流下进行冷态非定常数值模拟，并基于拉格朗日视角研究来流与凹腔驻涡相互作用及其物质输运特性。结果表明：凹腔上方剪切层内旋涡结构仍然具有类似自由剪切层的周期性演化过程，主流与凹腔通过三次掺混进行物质输运；随着主流马赫数的增加，旋涡运动方式及凹腔-主流物质掺混机制都发生了本质上的改变，剪切层内旋涡和凹腔主涡涡量均呈现数量级式增长，剪切层旋涡结构脱落频率近似线性增长并逐渐卷吸至凹腔中部，进入凹腔的主流流体占比降低，但扩散程度和速度加快；此外，源于凹腔的流体流出唇口线后经剪切层的夹带作用回流占比增大，降低了凹腔-主流的整体质量交换水平；驻留参数整体衰减，高马赫数时仅为低速工况的1/2，显著降低了回流区对于流体驻留作用的贡献。

Interaction of High-Speed Compressible Incoming Flow and Trapped Vortex in Cavity and Its Mass Transport Characteristics