張紅軍，朱志斌，尚慶，劉智勇，沈清

中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院，北京 100074

邊界層轉(zhuǎn)捩對(duì)高超聲速飛行器氣動(dòng)特性和熱防護(hù)設(shè)計(jì)具有重要影響。對(duì)于吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)而言，若進(jìn)氣道進(jìn)口處邊界層為湍流，則可有效消除激波/邊界層干擾導(dǎo)致的局部分離，增加質(zhì)量捕獲，減小層流邊界層分離造成進(jìn)氣道不起動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。飛行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在來(lái)流低湍流度、強(qiáng)激波壓縮、鈍前緣熵層等因素作用下，高超聲速進(jìn)氣道壓縮面邊界層通常保持為層流。因此，必須在前體壓縮面安裝人工轉(zhuǎn)捩裝置來(lái)獲得湍流，以確保進(jìn)氣道的正常工作。

研究發(fā)現(xiàn)，鉆石形或后掠斜坡形的轉(zhuǎn)捩裝置能夠在邊界層內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生一系列沿流向運(yùn)動(dòng)的渦對(duì)，進(jìn)而快速觸發(fā)高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩。這些轉(zhuǎn)捩裝置因此被稱為渦流發(fā)生器，并已被廣泛應(yīng)用，如X-43A[1-3]、X-51A[4]和Hyfly[5]、HIFiRE[6]等高超飛行器中均采用了這種轉(zhuǎn)捩裝置。在渦流發(fā)生器轉(zhuǎn)捩機(jī)理方面，美國(guó)蘭利研究中心的Choudhari等[7-8]針對(duì)Hyper-X縮比模型前體上由斜坡型渦流發(fā)生器引起的擾動(dòng)流場(chǎng)，通過(guò)求解二維特征值的方法對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，分析了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置后3個(gè)壓縮面上的擾動(dòng)波模態(tài)，并采用eN方法對(duì)擾動(dòng)增長(zhǎng)率進(jìn)行積分來(lái)獲得轉(zhuǎn)捩位置。Iyer和Mahesh[9]對(duì)平板上安裝的半球形粗糙元進(jìn)行了研究，將粗糙元誘發(fā)邊界層轉(zhuǎn)捩的機(jī)理總結(jié)為：由于粗糙元的存在，邊界層內(nèi)會(huì)產(chǎn)生三維的流動(dòng)分離，進(jìn)而會(huì)形成剪切層和渦結(jié)構(gòu)；在粗糙元下游，不穩(wěn)定的反轉(zhuǎn)渦結(jié)構(gòu)會(huì)不斷沖擊剪切層從而形成發(fā)卡渦。

國(guó)內(nèi)在轉(zhuǎn)捩裝置的機(jī)理研究方面也開展了大量工作。中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心的趙慧勇等[10-11]在風(fēng)洞中開展了鉆石形和斜坡形渦流發(fā)生器的強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩試驗(yàn)，研究了鉆石形渦流發(fā)生器觸發(fā)轉(zhuǎn)捩的有效高度，并應(yīng)用大渦模擬方法分析了其轉(zhuǎn)捩機(jī)理[12]，給出了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩過(guò)程的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和流向渦的失穩(wěn)模式。清華大學(xué)的肖志祥等[13-16]對(duì)高超聲速邊界層內(nèi)不同形狀粗糙單元導(dǎo)致的強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩現(xiàn)象進(jìn)行了直接數(shù)值模擬，研究發(fā)現(xiàn)此類強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩主要由粗糙元頂部的三維剪切層失穩(wěn)導(dǎo)致，并對(duì)多種粗糙元的轉(zhuǎn)捩效果進(jìn)行了定量研究。朱德華等[17]通過(guò)數(shù)值模擬,從邊界層穩(wěn)定性和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性角度分析了鉆石型粗糙元的主要轉(zhuǎn)捩機(jī)理。涂國(guó)華等[18]研究發(fā)現(xiàn)在超聲速邊界層中布置懸空的細(xì)絲可促進(jìn)邊界層失穩(wěn),他們還針對(duì)高超聲速?gòu)?qiáng)制湍流提出了一種湍流模型修正方法。戰(zhàn)培國(guó)[19]歸納總結(jié)了各風(fēng)洞在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)前體邊界層強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩試驗(yàn)中采用的主要測(cè)量和顯示技術(shù),介紹了美國(guó)開展Hyper-X前體邊界層強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩研究風(fēng)洞設(shè)備的選擇依據(jù)和選用的主要風(fēng)洞,分析了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中風(fēng)洞試驗(yàn)研究采用的方法。

與渦流發(fā)生器不同，作者所在研究團(tuán)隊(duì)提出了一種呈鋸齒狀的轉(zhuǎn)捩薄片(見圖1(a)和圖1(b))。由于其厚度小(約0.2 mm)，對(duì)流場(chǎng)的干擾很小，因此不會(huì)對(duì)進(jìn)氣道性能帶來(lái)附加損失，具有低阻、低熱流、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)。2015年作者團(tuán)隊(duì)在FD-07風(fēng)洞中開展了鋸齒形轉(zhuǎn)捩薄片在高超聲速二元進(jìn)氣道上應(yīng)用的風(fēng)洞試驗(yàn)，試驗(yàn)來(lái)流馬赫數(shù)Ma=5，6。由進(jìn)氣道波系紋影(圖1(c)和圖1(d))可以明顯看出在不粘貼轉(zhuǎn)捩片時(shí)進(jìn)氣道入口前存在明顯的分離激波，表明進(jìn)氣道不起動(dòng)，在粘貼轉(zhuǎn)捩片后進(jìn)氣道入口前的分離激波消失，表明進(jìn)氣道順利起動(dòng)。兩個(gè)馬赫數(shù)的試驗(yàn)情況類似，文獻(xiàn)[20]給出了試驗(yàn)的詳細(xì)情況。由于進(jìn)氣道試驗(yàn)未能獲得有效的邊界層轉(zhuǎn)捩信息，因此為促進(jìn)鋸齒形轉(zhuǎn)捩片的進(jìn)一步工程應(yīng)用，本文針對(duì)二元進(jìn)氣道上的鋸齒形轉(zhuǎn)捩片觸發(fā)高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩流動(dòng)開展了大渦模擬研究，以認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)捩形態(tài)特征，并揭示其觸發(fā)轉(zhuǎn)捩機(jī)理。

圖1 鋸齒形轉(zhuǎn)捩薄片及進(jìn)氣道波系紋影[20]

1 數(shù)值方法

基于三維Favre濾波Navier-Stokes方程[21]，采用大渦模擬方法對(duì)大尺度湍流結(jié)構(gòu)直接求解，通過(guò)構(gòu)造亞格子模型或者依靠數(shù)值耗散作用來(lái)?；瘉喐褡映叨攘鲃?dòng)對(duì)可解尺度的影響。本文基于亞格子模型對(duì)可解尺度流動(dòng)起耗散性作用的假設(shè)，采用隱式大渦模擬方法[22](Implicit Large Eddy Simulation, ILES)，依靠數(shù)值格式的耗散特征來(lái)提供湍流動(dòng)能耗散，無(wú)需添加顯式亞格子模型。

對(duì)流通量離散采用特征通量限制型緊致格式[23]，該格式具有較高的精度和分辨率，并能夠在精細(xì)分辨流場(chǎng)小尺度結(jié)構(gòu)的同時(shí)光滑捕捉激波等間斷。黏性通量采用二階中心格式計(jì)算，非定常時(shí)間推進(jìn)采用二階顯式Runge-Kutta方法。計(jì)算時(shí)分別以來(lái)流密度、溫度和速度作為數(shù)值計(jì)算的無(wú)量綱參考量，參考長(zhǎng)度取1 m。文獻(xiàn)[24]對(duì)該方法的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證，數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。

2 模型與網(wǎng)格

2.1 計(jì)算模型及工況

計(jì)算模型包括三楔壓縮面、等熵壓縮面及單楔壓縮面外形，圖2給出了3種外形的尺寸及轉(zhuǎn)捩片構(gòu)型。其中壓縮面前緣半徑R=0.2 mm，鋸齒前緣到壓縮面前緣距離L=40 mm，轉(zhuǎn)捩片厚度T=0.2 mm，齒高C=4 mm，齒間夾角θ=90°，后緣長(zhǎng)度D=2 mm。計(jì)算來(lái)流條件與開展的地面風(fēng)洞試驗(yàn)條件一致，如表1所示。

圖2 計(jì)算模型及尺寸

表1 計(jì)算條件

2.2 計(jì)算網(wǎng)格及邊界條件

為減小計(jì)算量，取3個(gè)轉(zhuǎn)捩片單元進(jìn)行數(shù)值模擬分析，計(jì)算網(wǎng)格如圖3所示。計(jì)算域?yàn)榱飨騲∈[20,424] mm，展向z∈[0,12] mm，法向y∈[0,12] mm。網(wǎng)格單元總量為55 216 800，在壁面和轉(zhuǎn)捩片處對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行加密，最小網(wǎng)格尺度為0.01 mm，展向網(wǎng)格尺度為0.13 mm，展向在第2楔面湍流區(qū)流向網(wǎng)格尺度為0.21 mm，對(duì)應(yīng)無(wú)量綱計(jì)算網(wǎng)格尺度滿足：

(1)

式中：ξ、η和ζ分別對(duì)應(yīng)流向、法向和展向，上標(biāo)“+”表示以壁面處黏性系數(shù)和壁面摩擦速度定義的歸一化尺度。因此，計(jì)算網(wǎng)格分辨率能夠滿足大渦模擬的網(wǎng)格尺度要求[25]。為便于對(duì)比分析，無(wú)轉(zhuǎn)捩片時(shí)的計(jì)算網(wǎng)格點(diǎn)密度與轉(zhuǎn)捩片計(jì)算網(wǎng)格一致，展向范圍為轉(zhuǎn)捩片計(jì)算域的一半。

計(jì)算域入口剖面由相同位置處光滑壁面的二維層流流場(chǎng)截取得到，壁面設(shè)為無(wú)滑移等溫條件，法向和流向出口外插，展向取周期條件。

3 結(jié)果分析

3.1 轉(zhuǎn)捩形態(tài)特征

根據(jù)有/無(wú)轉(zhuǎn)捩片情況下3級(jí)楔壓縮面的大渦模擬結(jié)果分析轉(zhuǎn)捩片誘導(dǎo)邊界層轉(zhuǎn)捩的形態(tài)特征。

圖4給出了有/無(wú)轉(zhuǎn)捩片時(shí)進(jìn)氣道展向?qū)ΨQ面的瞬時(shí)流場(chǎng)(圖中ρ、T分別為密度和溫度，下標(biāo)∞表示來(lái)流參數(shù))?？梢园l(fā)現(xiàn)，無(wú)轉(zhuǎn)捩片時(shí)邊界層始終保持為穩(wěn)定的層流；有轉(zhuǎn)捩片時(shí)，流場(chǎng)后部區(qū)域(300 mm

圖5給出了有轉(zhuǎn)捩片時(shí)流場(chǎng)的瞬時(shí)速度梯度第二不變量等值面(u為x方向的速度，U∞為來(lái)流速度)，表示了流場(chǎng)瞬時(shí)渦系結(jié)構(gòu)的空間發(fā)展形態(tài)?？梢钥吹?，在轉(zhuǎn)捩片后方首先出現(xiàn)了非常微弱的展向渦結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)第2級(jí)壓縮拐角在第3級(jí)壓縮面上出現(xiàn)了與轉(zhuǎn)捩片展向波谷位置相對(duì)應(yīng)的三維流向渦，流向渦破碎后誘發(fā)大量馬蹄渦結(jié)構(gòu)，使流動(dòng)快速進(jìn)入湍流。

圖4 有/無(wú)轉(zhuǎn)捩片時(shí)對(duì)稱面的瞬時(shí)流場(chǎng)

圖5 瞬時(shí)渦系結(jié)構(gòu)的空間發(fā)展形態(tài)

圖6進(jìn)一步給出了不同流向位置處的瞬時(shí)無(wú)量綱流向渦量(ωx)云圖，顯示了流向渦的空間發(fā)展演變過(guò)程：在第1級(jí)壓縮拐角前沒有渦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)第1級(jí)壓縮拐角后，在x=200 mm處出現(xiàn)了微弱并且規(guī)則的反向旋轉(zhuǎn)渦對(duì)結(jié)構(gòu)，隨著流動(dòng)向下游發(fā)展，在第2級(jí)壓縮拐角前(x=225 mm)，渦對(duì)結(jié)構(gòu)已明顯增強(qiáng)；經(jīng)過(guò)第2級(jí)壓縮拐角后，渦對(duì)結(jié)構(gòu)發(fā)生扭曲和變形，直至完全破碎，最終發(fā)展為混亂無(wú)規(guī)則的大尺度流動(dòng)結(jié)構(gòu)。

圖6 不同位置的瞬時(shí)流向渦量云圖

圖7和圖8分別為有轉(zhuǎn)捩片情況下瞬時(shí)摩阻系數(shù)Cf、熱流Q和壁面摩擦力線分布?？梢钥吹?，瞬時(shí)摩阻、熱流分布與瞬時(shí)渦系結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，在轉(zhuǎn)捩前呈現(xiàn)明顯的條帶分布特征，在湍流區(qū)域分布變得無(wú)規(guī)則。此外，從摩擦力線分布可以看到，摩擦力線在分離點(diǎn)(x=150 mm)前保持平直，表明流動(dòng)為層流狀態(tài)；在分離和轉(zhuǎn)捩區(qū)域內(nèi)(150 mm400 mm)，摩擦力線變得無(wú)規(guī)則。

有/無(wú)轉(zhuǎn)捩片時(shí)的平均摩阻系數(shù)和熱流曲線對(duì)比如圖10所示。摩阻曲線小于零的部分代表分離區(qū)的范圍，可以看到，有轉(zhuǎn)捩片時(shí)分離點(diǎn)位置后移，而再附點(diǎn)位置前移，分離區(qū)流向長(zhǎng)度從150 mm減小為85 mm；另一方面，有轉(zhuǎn)捩片時(shí)摩阻和熱流在流動(dòng)再附后急劇升高，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)捩峰值后平緩變化。

圖7 瞬時(shí)摩阻系數(shù)及摩擦力線

圖8 瞬時(shí)熱流及摩擦力線

圖9 脈動(dòng)動(dòng)能分布

圖10 平均摩阻系數(shù)和熱流曲線對(duì)比

3.2 轉(zhuǎn)捩機(jī)理分析

3.1節(jié)的大渦模擬結(jié)果表明，鋸齒形轉(zhuǎn)捩片能夠觸發(fā)三級(jí)楔壓縮面邊界層轉(zhuǎn)捩，從轉(zhuǎn)捩形態(tài)來(lái)看，在流向依次出現(xiàn)了渦對(duì)結(jié)構(gòu)、條帶結(jié)構(gòu)和馬蹄渦結(jié)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)著流動(dòng)失穩(wěn)的不同階段。從流場(chǎng)來(lái)看，在逆壓梯度作用下，兩級(jí)壓縮拐角處為扁平狀的分離區(qū)，分離區(qū)改變了壓縮拐角的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，使得壓縮拐角呈現(xiàn)出連續(xù)的凹面流動(dòng)特征(如圖11所示，圖中ρrms為密度的均方根值)。如果在凹面邊界層中施加G?rtler擾動(dòng)，由于離心力和壁面法向壓力梯度之間的不平衡，則在流場(chǎng)中會(huì)出現(xiàn)G?rtler渦， G?rtler渦會(huì)進(jìn)一步發(fā)展出低速高速條帶，而條帶的二次失穩(wěn)通常被認(rèn)為是導(dǎo)致轉(zhuǎn)捩的關(guān)鍵因素[26-29]，這表明凹面邊界層的轉(zhuǎn)捩機(jī)制與平面流動(dòng)存在明顯差異。鋸齒形轉(zhuǎn)捩片產(chǎn)生的三維擾動(dòng)雖然不是G?rtler擾動(dòng)，但渦對(duì)結(jié)構(gòu)的發(fā)生發(fā)展過(guò)程與G?rtler渦類似。

圖11 分離區(qū)流動(dòng)結(jié)構(gòu)

與一般凹面流動(dòng)不同的是，本文所研究的壓縮拐角包含有流動(dòng)分離，這使得對(duì)轉(zhuǎn)捩機(jī)理的分析變得更加復(fù)雜。為進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)流動(dòng)的曲率效應(yīng)和由流動(dòng)分離所產(chǎn)生的自由剪切層對(duì)邊界層轉(zhuǎn)捩的作用，參考三級(jí)楔流動(dòng)中分離區(qū)的分離點(diǎn)位置重新設(shè)計(jì)了一等熵壓縮面(圖2(c))，以消除流動(dòng)分離。另外，將原三級(jí)楔壓縮面的后面兩個(gè)壓縮面去掉并將第一級(jí)延伸至相同的流向長(zhǎng)度(圖2(d))，以考察曲率效應(yīng)。采用大渦模擬方法對(duì)帶有相同轉(zhuǎn)捩片構(gòu)型的等熵壓縮面、單級(jí)楔面一并進(jìn)行了研究。

圖12給出了帶有鋸齒形轉(zhuǎn)捩片的單級(jí)楔面的大渦模擬結(jié)果。可以看出，對(duì)于單級(jí)楔來(lái)說(shuō)，壁面邊界層始終保持為層流，即在計(jì)算的流向長(zhǎng)度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)捩片產(chǎn)生的三維擾動(dòng)在沒有逆壓梯度的情況下未能使邊界層轉(zhuǎn)捩，說(shuō)明逆壓梯度與三維擾動(dòng)同時(shí)構(gòu)成了流動(dòng)失穩(wěn)直至轉(zhuǎn)捩的必要條件，這與完全依靠渦流發(fā)生器[12]觸發(fā)邊界層轉(zhuǎn)捩的機(jī)制明顯不同。

圖13、圖14給出了帶有鋸齒形轉(zhuǎn)捩片的等熵壓縮面的大渦模擬結(jié)果?？梢钥闯觯瑢?duì)于無(wú)分離的等熵壓縮面，同樣出現(xiàn)了類似于G?rtler渦的流向渦對(duì)，其發(fā)展直至轉(zhuǎn)捩的過(guò)程與三楔壓縮面類似，表明渦對(duì)結(jié)構(gòu)是由凹面的曲率效應(yīng)所產(chǎn)生的，流向渦對(duì)發(fā)生扭曲和變形、直至完全破碎，最終發(fā)生轉(zhuǎn)捩。從圖15的熱流分布曲線來(lái)看，等熵壓縮面在流向x=310 mm處流動(dòng)完成轉(zhuǎn)捩，較三級(jí)楔的情況(x=300 mm)略靠后，說(shuō)明與內(nèi)凹壁面相比，內(nèi)凹的剪切層起到了加速流動(dòng)失穩(wěn)的作用，進(jìn)而使轉(zhuǎn)捩位置提前。

圖12 單楔瞬時(shí)流場(chǎng)(對(duì)稱面)

為驗(yàn)證分離區(qū)剪切層對(duì)流動(dòng)失穩(wěn)的放大作用，在分離區(qū)前后各選取一個(gè)位置對(duì)三楔壓縮面和等熵壓縮面開展線性穩(wěn)定性分析。

圖16給出了有/無(wú)轉(zhuǎn)捩片時(shí)分離區(qū)前(x=60 mm)和分離區(qū)后(x=280 mm)兩個(gè)位置處的邊界層速度型。對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，在x=60 mm處，轉(zhuǎn)捩片的存在未對(duì)邊界層速度型產(chǎn)生顯著影響，只在靠近物面附近帶來(lái)微小的變化；在x=280 mm處，有轉(zhuǎn)捩片時(shí)三楔壓縮面和等熵壓縮面的速度剖面均存在明顯的拐點(diǎn)，而無(wú)貼片的速度剖面不存在拐點(diǎn)，這直接決定了有無(wú)轉(zhuǎn)捩片時(shí)流動(dòng)穩(wěn)定性的差別。

圖13 不同位置的瞬時(shí)流向渦量云圖(等熵壓縮面)

圖14 等熵壓縮面瞬時(shí)流場(chǎng)

圖15 等熵壓縮面與三楔壓縮面的熱流對(duì)比

圖16 邊界層速度型

采用線性穩(wěn)定性分析方法對(duì)以上位置的流動(dòng)穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，如圖17所示(其中ω表示擾動(dòng)波的頻率，αi表示擾動(dòng)波的增長(zhǎng)率，負(fù)值表示擾動(dòng)波是不穩(wěn)定的)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在x=60 mm處，有無(wú)轉(zhuǎn)捩片時(shí)αi量值差別很小。而在x=280 mm處，有無(wú)轉(zhuǎn)捩片時(shí)穩(wěn)定性特征差異明顯：無(wú)轉(zhuǎn)捩片時(shí)的流動(dòng)具有非常弱的第二模態(tài)不穩(wěn)定性；有轉(zhuǎn)捩片時(shí)，等熵壓縮面的不穩(wěn)定波頻率范圍較無(wú)轉(zhuǎn)捩片時(shí)明顯變寬，不穩(wěn)定波最大增長(zhǎng)率是無(wú)轉(zhuǎn)捩片時(shí)的1.6倍左右；而對(duì)于三楔壓縮面來(lái)說(shuō)，其不穩(wěn)定波頻率范圍則完全涵蓋了前兩者，不穩(wěn)定波最大增長(zhǎng)率則是等熵時(shí)的2.5倍左右，這說(shuō)明分離區(qū)剪切層對(duì)改變失穩(wěn)波性質(zhì)、加速流動(dòng)失穩(wěn)起到了顯著的作用。

圖17 線性穩(wěn)定性分析結(jié)果

4 結(jié) 論

根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)情況，采用隱式大渦模擬方法對(duì)鋸齒形轉(zhuǎn)捩片觸發(fā)高超聲速二元進(jìn)氣道邊界層轉(zhuǎn)捩流動(dòng)進(jìn)行了研究，認(rèn)識(shí)了轉(zhuǎn)捩片觸發(fā)邊界層轉(zhuǎn)捩的形態(tài)特征并對(duì)其轉(zhuǎn)捩機(jī)理進(jìn)行了初步分析，為下一步工作指明了研究重點(diǎn)。通過(guò)本文研究，得出如下結(jié)論：

1) 大渦模擬清晰再現(xiàn)了風(fēng)洞試驗(yàn)來(lái)流條件下鋸齒形轉(zhuǎn)捩片觸發(fā)邊界層轉(zhuǎn)捩的全過(guò)程，顯示出具有與渦流發(fā)生器完全不同的轉(zhuǎn)捩機(jī)制。

2) 通過(guò)對(duì)帶有轉(zhuǎn)捩片的3種不同壓縮面構(gòu)型的大渦模擬結(jié)果進(jìn)行分析獲得了轉(zhuǎn)捩片觸發(fā)三楔壓縮面邊界層轉(zhuǎn)捩的內(nèi)在機(jī)理：鋸齒形轉(zhuǎn)捩片產(chǎn)生的三維擾動(dòng)在壓縮拐角凹面剪切層的曲率效應(yīng)作用下誘發(fā)出類似于G?rtler渦的流向渦對(duì)，進(jìn)而發(fā)展出條帶結(jié)構(gòu)并最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)捩，其中自由剪切層加劇了流動(dòng)失穩(wěn)過(guò)程。

3) 數(shù)值模擬結(jié)果表明鋸齒形轉(zhuǎn)捩片能夠使邊界層在進(jìn)氣道入口之前完成轉(zhuǎn)捩。與層流邊界層相比，湍流邊界層能夠明顯抑制由激波/邊界層干擾所導(dǎo)致的流動(dòng)分離，進(jìn)而可確保進(jìn)氣道的正常起動(dòng)，這將通過(guò)轉(zhuǎn)捩測(cè)量試驗(yàn)進(jìn)一步加以驗(yàn)證。