高超声速双楔激波干扰定常射流控制试验研究

doi:10.7527/S1000-6893.2023.28813

流体力学与飞行力学

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高超声速双楔激波干扰定常射流控制试验研究

谢玮¹, 罗振兵¹(), 周岩¹, 刘强¹, 吴建军¹, 董昊²

^1.国防科技大学空天科学学院，长沙 410073
^2.南京航空航天大学航空学院，南京 210016

收稿日期:2023-04-04 修回日期:2023-04-24 接受日期:2023-06-19 出版日期:2024-04-15 发布日期:2023-06-21
通讯作者: 罗振兵 E-mail:luozhenbing@163.com
基金资助:
国家自然科学基金(92271110);国家科技重大专项(J2019-III-0010-0054);国家自然科学基金创新研究群体(T2221002);国防科技大学科研计划(ZK22-30)

Double wedge shock interaction control using steady jet in hypersonic flow: Experimental study

Wei XIE¹, Zhenbing LUO¹(), Yan ZHOU¹, Qiang LIU¹, Jianjun WU¹, Hao DONG²

^1.College of Aerospace Engineering，National University of Defense Technology，Changsha 410073，China
^2.College of Aerospace Engineering，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China

Received:2023-04-04 Revised:2023-04-24 Accepted:2023-06-19 Online:2024-04-15 Published:2023-06-21
Contact: Zhenbing LUO E-mail:luozhenbing@163.com
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(92271110);National Science and Technology Major Project(J2019-III-0010-0054);National Natural Science Foundation Innovation Research Group(T2221002);Natural Science Program of National University of Defense Technology(ZK22-30)

摘要/Abstract

摘要：

激波干扰问题是超声速/高超声速飞行器中广泛存在的现象，且会带来压力载荷、热载荷剧增等严重问题。为了降低激波干扰区热载荷，开展了高超声速双楔流场第Ⅴ类、第Ⅳ类激波干扰气源/自持定常射流控制试验研究。双楔激波干扰气源定常射流控制降热机理体现在两方面：射流的隔绝作用以及激波干扰结构改变作用。在射流控制下，激波干扰区与壁面的干扰强度减弱，流场结构变化显著，不再是典型的第Ⅴ类、第Ⅳ类激波干扰结构，壁面热流也相应降低。射流压比越大，隔绝作用及结构改变作用越强，热流极值降低比例也越大，第Ⅴ类、第Ⅳ类激波干扰的热流极值最高分别降低约81.2%和79.6%。自持定常射流通过收集高速来流能量产生，在自持射流控制下，双楔第Ⅴ类、第Ⅳ类激波干扰区热流极值分别降低约20%和4.5%，提高自持射流压比是提升其激波干扰控制降热效果的关键。

关键词: 激波干扰, 双楔, 定常射流, 主动流动控制, 降热

Abstract:

Shock interaction is a widespread phenomenon in supersonic/hypersonic vehicles， bringing serious problems such as pressure load and thermal load increase. To reduce the thermal load in the shock interaction zone， we conduct an experimental study on the control of Type-V and Type-Ⅳ double wedge shock interaction using air source/self-sustaining steady jet in hypersonic flow. The control and heat reduction mechanism of double wedge shock interaction by air source steady jet is embodied in two aspects： isolation effect of jet flow and structural change effect of shock interaction. Under the jet control， the interaction intensity between the shock interaction zone and the wall is weakened， and the structure of the flow field changes significantly， which is no longer the typical Type-V and Type-Ⅳ shock interaction， and the heat flux on the wall also decreases correspondingly. Larger jet pressure ratios lead to stronger isolation effect and structural change effect， as well as larger reduction ratios of heat flux extremum. The maximum reduction ratio of heat flux extremum of Type-V and Type-Ⅳ shock interaction is about 81.2% and 79.6%， respectively. Self-sustaining steady jet is generated by collecting high speed flow energy. Under the control of self-sustaining jet， the heat flux extremum of the double-wedge Type-V and Type-Ⅳ shock interaction zones decreases by about 20% and 4.5% respectively. Improving the pressure ratio of the self-sustaining jet is the key to improving the control and heat reduction effect of shock wave interaction.

Key words: shock interaction, double wedge, steady jet, active flow control, heat reduction

中图分类号:

谢玮, 罗振兵, 周岩, 刘强, 吴建军, 董昊. 高超声速双楔激波干扰定常射流控制试验研究[J]. 航空学报, 2024, 45(7): 128813-128813.

Wei XIE, Zhenbing LUO, Yan ZHOU, Qiang LIU, Jianjun WU, Hao DONG. Double wedge shock interaction control using steady jet in hypersonic flow: Experimental study[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(7): 128813-128813.

图/表 13

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参考文献 34

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

工况	试验模型	二楔角度/（°）	射流压比
1-1	30-60基准	60	0
1-2	30-60气源	60	1.2
1-3	30-60气源	60	3.0
1-4	30-60气源	60	4.8
1-5	30-60气源	60	6.6
1-6	30-60气源	60	8.4
1-7	30-60气源	60	10.2
1-8	30-60气源	60	12.0
1-9	30-60自持	60	1.7
2-1	30-75基准	75	0
2-2	30-75气源	75	1.2
2-3	30-75气源	75	3.0
2-4	30-75气源	75	4.8
2-5	30-75气源	75	6.6
2-6	30-75气源	75	8.4
2-7	30-75气源	75	10.2
2-8	30-75气源	75	12.0
2-9	30-75气源	75	13.8
2-10	30-75气源	75	15.6
2-11	30-75气源	75	17.4
2-12	30-75自持	75	1.7

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Double wedge shock interaction control using steady jet in hypersonic flow: Experimental study

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