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升力体外形高超声速边界层转捩红外测量实验

陈久芬 徐洋 蒋万秋 凌岗 段茂昌 张毅锋

陈久芬,徐洋,蒋万秋,等. 升力体外形高超声速边界层转捩红外测量实验[J]. 实验流体力学. doi: 10.11729/syltlx20220030
引用本文: 陈久芬,徐洋,蒋万秋,等. 升力体外形高超声速边界层转捩红外测量实验[J]. 实验流体力学. doi: 10.11729/syltlx20220030
CHEN J F,XU Y,JIANG W Q,et al. Infrared thermogram measurement experiment of hypersonic boundary-layer transition of a lifting body[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics. doi: 10.11729/syltlx20220030
Citation: CHEN J F,XU Y,JIANG W Q,et al. Infrared thermogram measurement experiment of hypersonic boundary-layer transition of a lifting body[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics. doi: 10.11729/syltlx20220030

升力体外形高超声速边界层转捩红外测量实验

doi: 10.11729/syltlx20220030
基金项目: 国家自然科学基金(11872370);国家重点研发计划(2016YFA0401200)
详细信息
    作者简介:

    陈久芬:(1979—),女,四川宜宾人,硕士研究生,高级工程师。研究方向:高超声速风洞设备研制及气动热实验研究。通信地址:四川省绵阳市涪城区二环路南段6号。E-mail:1013233946@qq.com

    通讯作者:

    E-mail:zyf63867@163.com

  • 中图分类号: V211.7

Infrared thermogram measurement experiment of hypersonic boundary-layer transition of a lifting body

  • 摘要: 在常规高超声速风洞中,开展了针对升力体模型的边界层转捩红外测量实验,研究了不同单位雷诺数和马赫数对升力体边界层转捩的影响规律,并与eN方法计算结果进行了对比。实验模型长度为800 mm,来流的单位雷诺数为0.46×107~3.94×107 m–1,马赫数为5~8,迎角为0°。通过大面积红外热图技术获得了模型表面温升分布,得到了边界层转捩阵面形状。实验结果表明:在升力体边界层中存在横流失稳和第二模态转捩;随着单位雷诺数增大,横流转捩效应增强,模型下表面和上表面温升增加,转捩阵面前移,转捩区域扩大;随着马赫数增大,横流转捩效应减弱,转捩位置后移,转捩区域显著减小;不同单位雷诺数和马赫数下的转捩N值比较接近,但上、下表面的转捩N值不同(下表面约为6,上表面约为2.5),侧缘在高单位雷诺数下会出现高频第二模态转捩。
  • 图  1  Φ1米高超声速风洞

    Figure  1.  Φ1 m Hypersonic wind tunnel

    图  2  实验模型

    Figure  2.  Test model

    图  3  模型表面温升分布(Re=1.00×107 m–1

    Figure  3.  Surface temperature rise (Re=1.00×107 m–1

    图  4  模型下表面温升分布

    Figure  4.  Surface temperature rise on the lower surface

    图  5  模型上表面温升分布

    Figure  5.  Temperature rise on the upper surface

    图  6  模型下表面温升分布

    Figure  6.  Temperature rise on the lower surface

    图  7  模型上表面温升分布

    Figure  7.  Temperature rise on the upper surface

    图  8  N值分布

    Figure  8.  N-factor distribution

    图  9  N等值线与风洞实验结果比较

    Figure  9.  N-factor distribution compared with wind tunnel test

    图  10  不同雷诺数下表面的N等值线与风洞实验结果比较

    Figure  10.  N-factor distribution compared with wind tunnel test at different Reynolds numbers on the lower surface

    图  11  不同雷诺数上表面的N等值线与风洞实验结果比较

    Figure  11.  N-factor distribution compared with wind tunnel test at different Reynolds numbers on the upper surface

    图  12  不同马赫数下表面的N等值线与风洞实验结果比较

    Figure  12.  N-factor distribution compared with wind tunnel test at different Mach numbers on the lower surface

    图  13  不同马赫数上表面的N等值线与风洞实验结果比较

    Figure  13.  N-factor distribution compared with wind tunnel test at different Mach numbers on the upper surface

    图  14  侧面N值包络分布

    Figure  14.  N-factor envelope distribution on the side surface

    图  15  侧缘第二模态N值分布(f=1150 kHz)

    Figure  15.  N-factor distribution of second mode at side leading-edge (f=1150 kHz)

    表  1  实验状态

    Table  1.   Test conditions

    编号MaRe /m–1α /(°)研究内容
    160.46×107~3.94×1070雷诺数对下表面、
    上表面转捩的影响
    25~81.00×1070马赫数对下表面、
    上表面转捩的影响
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    表  2  流场参数

    Table  2.   Parameters of flow field

    Map0/MPaT0/Kp/PaT/KRe/m–1车次号模型
    5 0.50 381 988 64 0.99×107 190376 下表面
    6 0.51 485 339 60 0.46×107 190362 下表面
    6 1.11 487 726 60 0.98×107 190361 下表面
    6 2.78 492 1740 60 2.38×107 190364 下表面
    6 4.83 506 3030 61 3.94×107 190365 下表面
    7 2.45 610 608 57 1.04×107 190350 下表面
    8 4.4 724 436 52 0.99×107 190330 下表面
    5 0.52 387 1020 65 1.00×107 190374 上表面
    6 0.48 479 316 59 0.44×107 190355 上表面
    6 1.10 489 715 60 0.96×107 190354 上表面
    6 2.81 523 1780 64 2.18×107 190356 上表面
    7 2.47 609 613 57 1.05×107 190353 上表面
    8 4.37 733 433 53 0.97×107 190334 上表面
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-28
  • 修回日期:  2022-05-13
  • 录用日期:  2022-05-19
  • 网络出版日期:  2022-11-15

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    2021年8月13日