激波及其干扰主动流动控制研究进展

doi:10.7527/S1000-6893.2023.29002

综述

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激波及其干扰主动流动控制研究进展

罗振兵(), 谢玮, 解旭祯, 周岩, 刘强

国防科技大学空天科学学院，长沙 410073

收稿日期:2023-05-15 修回日期:2023-05-29 接受日期:2023-06-19 出版日期:2023-06-26 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);国防科技大学科研计划(ZK22-30)

Research progress of active flow control of shock wave and its interaction

Zhenbing LUO(), Wei XIE, Xuzhen XIE, Yan ZHOU, Qiang LIU

College of Aerospace Engineering，National University of Defense Technology，Changsha 410073，China

Received:2023-05-15 Revised:2023-05-29 Accepted:2023-06-19 Online:2023-06-26 Published:2023-06-21
Contact: Zhenbing LUO E-mail:luozhenbing@163.com
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(92271110);Natural Science Program of National University of Defense Technology(ZK22-30)

摘要/Abstract

摘要：

激波及其干扰是超声速/高超声速飞行器内外流中广泛存在的流动现象，且会带来阻力增大、压力载荷和热载荷剧增以及低频非定常振荡等严重问题，严重影响飞行器航程、结构寿命和飞行安全。主动流动控制技术作为解决上述问题的新思路，近年来受广泛关注且有望成为未来飞行器设计新的自由度。对近年应用于激波控制、激波/激波干扰控制及激波/边界层干扰控制的主动流动控制技术研究进展进行综述，重点讨论主动射流、激光能量沉积及等离子体放电等主动流动控制技术的作用效果与控制机理，并对目前激波及其干扰主动流动控制方式存在的不足进行展望。

关键词: 激波, 激波/激波干扰, 激波/边界层干扰, 主动流动控制, 主动射流, 激光能量沉积, 等离子体放电

Abstract:

Shock wave and its interaction are widespread flow phenomena in the internal and external flow of supersonic/hypersonic vehicles， and will cause serious problems such as increased drag， increased pressure load and thermal load， and low-frequency unsteady oscillation， seriously affecting the range， structural life， and flight safety of the vehicles. As a new way to solve the above problems， active flow control technology has attracted extensive attention in recent years， and is expected to become a new degree of freedom in future vehicle design. The recent progress of active flow control technologies applied to shock wave control， shock/shock interaction control and shock wave/boundary layer interaction control is reviewed， with emphasis on the control effect and mechanism of active flow control technologies such as active jet， laser energy deposition and plasma discharge. Finally， the weaknesses of the current active flow control methods for shock wave and its interaction are discussed and corresponding prospects are made.

Key words: shock wave, shock/shock interaction, shock wave/boundary layer interaction, active flow control, active jet, laser energy deposition, plasma discharge

中图分类号:

V211

罗振兵, 谢玮, 解旭祯, 周岩, 刘强. 激波及其干扰主动流动控制研究进展[J]. 航空学报, 2023, 44(15): 529002-529002.

Zhenbing LUO, Wei XIE, Xuzhen XIE, Yan ZHOU, Qiang LIU. Research progress of active flow control of shock wave and its interaction[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(15): 529002-529002.

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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

控制方式	优点	缺点	应用对象	典型研究
控制方式	优点	缺点	应用对象	作者	年份
主动射流	产生方式简单，形式多样，可调节性强，可以产生不同压比，不同温度的定常/脉冲射流	需消耗大量气源	激波控制	Finley^［29］ Sharma和Nair^［28］王泽江等^［30］	1966 2020 2020
			激波/激波干扰控制	Prabhu等^［61］ Albertson和Venkat^［62］李帅等^［78］	1991 2005 2023
			激波/边界层干扰控制	Verma和Manisankar^［83］黄伟等^［84］罗振兵等^［88］	2012 2022 2023
激光能量沉积	无须开孔或改变飞行器型面，可调节性强	耗能高，系统复杂，局部能量沉积可能使热流上升	激波控制	王殿恺等^［31］韩路阳等^［32］	2018 2022
激光能量沉积	无须开孔或改变飞行器型面，可调节性强	耗能高，系统复杂，局部能量沉积可能使热流上升	激波/激波干扰控制	Adelgren等^［63-65］王殿恺等^［69］	2003-2005 2015
等离子体放电	无机械活动部件，结构简单，激励频带宽，响应快，适应性强	激励频率和输入能量存在矛盾，放电存在一定的电磁干扰	激波控制	王健等^［39-40］周岩等^［42］	2009 2019
			激波/激波干扰控制	谢玮等^［70］唐孟潇等^［71］孔亚康等^［72］张传标等^［73］	2021 2022 2022 2022
			激波/边界层干扰控制	严红和王松^［90］马正雪^［99］杨鹤森等^［102］	2014 2022 2022

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激波及其干扰主动流动控制研究进展

Research progress of active flow control of shock wave and its interaction

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