带背景激波系的凹腔流动特性研究.pdf

第2 4卷 第5期空 军 工 程 大 学 学 报V o l.2 4 N o.52 0 2 3年1 0月J OURNA L O F A I R F O R C E E NG I N E E R I NG UN I V E R S I T YO c t.2 0 2 3收稿日期:2 0 2 3-0 5-1 5基金项目:国家自然科学基金(5 1 9 0 7 2 0 5)作者简介:郭善广(1 9 8 6-),男,山东济宁人,讲师,博士,硕士生导师,研究方向为航空宇航科学与技术。E-m a i l:s h a n g u a n g_g u o 1 6 3.c o m引用格式:郭善广,付昌钦,李明啸,等.带背景激波系的凹腔流动特性研究J.空军工程大学学报,2 0 2 3,2 4(5):4 8-5 5.GUO S h a n g u a n g,F U C h a n g q i n,L i M i n g x i a o,e t a l.I n v e s t i g a t i o n o n F l o w C h a r a c t e r i s t i c s o f C a v i t y w i t h B a c k g r o u n d S h o c k W a v e sJ.J o u r n a l o f A i r F o r c e E n-g i n e e r i n g U n i v e r s i t y,2 0 2 3,2 4(5):4 8-5 5.带背景激波系的凹腔流动特性研究郭善广,付昌钦,李明啸,杨恒德(空军工程大学航空动力系统与等离子体技术全国重点实验室,西安,7 1 0 0 3 8)摘要 凹腔作为超燃冲压发动机的一种火焰稳定器受到广泛关注,凹腔剪切层与背景激波系的相互作用影响凹腔火焰稳定器的性能。为深入分析背景激波系对凹腔流动的影响,设计了长深比为1 3.3的闭式凹腔,将凹腔模型前缘激波和风洞上壁面干扰激波作为背景激波系,在M a=2的直连式风洞中开展了背景激波系与凹腔剪切层的相互作用的试验,采用高速纹影系统对瞬态流场进行了捕捉,重点关注背景激波系和凹腔剪切层的动态变化特性。采用纹影序列的本征正交分解来研究流场中的主要相干结构,采用快速傅里叶变换和连续小波变换对流场的频率域特征进行了分析。结果表明:在背景激波与剪切层相互作用下,激波结构产生大尺度振荡,凹腔内流动结构产生小尺度脉动。通过对激波位置的傅里叶变换分析,发现激波振荡的主导频率集中在9 04 0 0 H z的范围内。通过对纹影图像的空间傅里叶变换分析,发现5 k H z以下的流场振荡主要由激波振荡引起,5 k H z以上的流场脉动主要由凹腔内流动结构引起。关键词 激波;凹腔;剪切层;流动;不稳定性D O I 1 0.3 9 6 9/j.i s s n.2 0 9 7-1 9 1 5.2 0 2 3.0 5.0 0 6中图分类号 V 2 3 5.2 1 文献标志码 A 文章编号 2 0 9 7-1 9 1 5(2 0 2 3)0 5-0 0 4 8-0 8I n v e s t i g a t i o n o n F l o w C h a r a c t e r i s t i c s o f C a v i t y w i t h B a c k g r o u n d S h o c k W a v e sGUO S h a n g u a n g,F U C h a n g q i n,L I M i n g x i a o,YANG H e n g d e(N a t i o n a l K e y L a b o f A e r o s p a c e P o w e r S y s t e m a n d P l a s m a T e c h n o l o g y,A i r F o r c e E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y,X ia n 7 1 0 0 3 8,C h i n a)A b s t r a c t A s a f l a m e s t a b i l i z e r o f s c r a m j e t e n g i n e,t h e c a v i t y h a s a t t r a c t e d m u c h a t t e n t i o n.T h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n c a v i t y s h e a r l a y e r a n d b a c k g r o u n d w a v e s a f f e c t s t h e p e r f o r m a n c e o f c a v i t y f l a m e s t a b i l i z e r.T o d e e p l y a n a l y z e t h e i n f l u e n c e o f b a c k g r o u n d s h o c k w a v e s y s t e m o n t h e f l o w i n t h e c a v i t y,a c a v i t y w i t h a n a s p e c t r a t i o o f 1 3.3 i s d e s i g n e d.T h e l e a d i n g-e d g e s h o c k w a v e o f t h e c a v i t y m o d e l a n d t h e w a l l i n t e r a c t i o n s h o c k w a v e o n t h e u p p e r w a l l o f t h e w i n d t u n n e l a r e u s e d a s t h e b a c k g r o u n d w a v e s.T h e i n t e r a c t i o n b e-t w e e n t h e b a c k g r o u n d w a v e s a n d t h e c a v i t y s h e a r l a y e r i s c a r r i e d o u t i n a M a=2 d i r e c t-c o n n e c t e d w i n d t u n n e l.T h e h i g h-s p e e d s c h l i e r e n s y s t e m i s u s e d t o c a p t u r e t h e t r a n s i e n t f l o w f i e l d,f o c u s i n g o n t h e d y n a m-i c c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e b a c k g r o u n d w a v e s a n d t h e c a v i t y s h e a r l a y e r.T h e m a i n c o h e r e n t s t r u c t u r e s i n t h e f l o w f i e l d a r e s t u d i e d b y t h e s n a p s h o t p r o p e r o r t h o g o n a l d e c o m p o s i t i o n o f t h e s c h l i e r e n s e q u e n c e s.T h e f r e-q u e n c y c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e f l o w f i e l d a r e a n a l y z e d b y f a s t F o u r i e r t r a n s f o r m a n d c o n t i n u o u s w a v e l e t t r a n s f o r m.T h e r e s u l t s s h o w t h a t w i t h t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e b a c k g r o u n d w a v e s a n d t h e s h e a r l a y e r,t h e s h o c k-w a v e s t r u c t u r e p r o d u c e s l a r g e-s c a l e o s c i l l a t i o n a n d t h e f l o w s t r u c t u r e i n t h e c a v i t y p r o d u c e s s m a l l-s c a l e p u l s a t i o n.W i t h t h e F o u r i e r t r a n s f o r m a n a l y s i s o f t h e s h o c k w a v e p o s i t i o n,i t i s f o u n d t h a t t h e d o m i n a n t f r e q u e n c y o f t h e s h o c k w a v e o s c i l l a t i o n i s m a i n l y c o n c e n t r a t e d i n t h e r a n g e o f 1 0 0 H z-5 0 0 H z.W i t h t h e s p a t i a l F o u r i e r t r a n s f o r m a n a l y s i s o f t h e s c h l i e r e n i m a g e,i t i s f o u n d t h a t t h e f l o w f i e l d p u l s a-t i o n b e l o w 5 k H z i s m a i n l y c a u s e d b y s h o c k-w a v e o s c i l l a t i o n,a n d t h e f l o w f i e l d p u l s a t i o n a b o v e 5 k H z i s m a i n l y c a u s e d b y t h e f l o w s t r u c t u r e i n t h e c a v i t y.K e y w o r d s s h o c k w a v e;c a v i t y;s h e a r l a y e r;f l o w;i n s t a b i l i t y 超燃冲压发动机作为一种新型高超声速动力装置,已成为未来高超声速飞行器最有潜力的吸气式推进系统之一。凹腔作为超燃冲压发动机燃烧室内重要的火焰稳定装置,具有结构简单、掺混燃烧效率高及总压损失小等特点。在非设计状态下,进气道激波进入内流道,多次反射后与凹腔剪切层相互作用,影响剪切层发展和燃料的扩散混合,进而影响燃烧室的燃烧效率1-2,因此受到大量学者的密切关注。关于激波-凹腔流动及其相互作用的试验和分析,请参考文献37 的研究。文献8 将凹腔大致分为3种:开口式、闭口式、过渡式,并对超声速凹腔流动结构进行了研究,发现长深比不同的凹腔具有不同的特征,凹腔流动结构主要由前缘激波、前缘剪切层、后壁撞击激波和后缘膨胀波系构成。长深比大的凹腔剪切层发展充分,可能出现严重的失稳并导致剧烈的振荡和起伏9。文献1 0 发现凹腔剪切层内旋涡结构具有类似自由剪切层的周期性演化过程。文献1 1 研究了凹腔在超声速流场中的涡结构,发现主涡影响剪切层性质。文献1 2 对单凹腔燃烧室进行了观测,发现侧壁激波诱导下的凹腔流动主要由剪切层特性驱动。文献1 3 采用数值仿真对凹腔自激振荡频率进行了分析,发现凹腔与激波耦合产生压力涡。文献1 4 通过分析干扰区内流体速度和质量特征,发现流动分离能量集中于剪切层,表明激波是引起脉动的主要原因。有许多数学方法可以将超声速流动特征进行量化分析。文献1 51 6 将快照本征正交分解应用于分离流动结构的研究。许多学者将激波的振荡(功率、振幅和频率)、能量分布特性作为主要特征,进行超声速非稳态流动的分析。文献1 7 将激波的纹影图像特征与能量分布特征作为激波特征分析的重要参考。文献1 8 发现基于纹影系统的测量技术在流场可视化监测研究方面具有优越性,并进行了优化研究。文献1 92 0 采用高速纹影技术,对激波/边界层干扰进行了研究。文献2 1 采用高速纹影技术获得清晰的凹腔流动特征图像。文献2 2 采用高速纹影技术捕捉了超燃冲压发动机内部的精确流场结构。综合以上分析,针对背景激波系与凹腔流动的研究较少,本文采用高速纹影技术,在直连式风洞中试验研究激波与剪切层作用过程中主要结构的变化特性。采用本征正交分解(P O D)、快速傅里叶变换(F F T)和连续小波变换(CWT)3种数学分析方法对纹影图像进行处理,得到背景激波和凹腔流动的主要结构和频谱特性,重点关注激波频率特征及凹腔流动变化。1 实验设备与试验模型本文采用空军工程大学等离子体动力学实验室的M a=2直连式风洞开展研究,如图1所示。风洞由进气段、整流段、喷管段、试验段、调节段和扩压段组成,通过蝶阀的开启来建立流场。该风洞的洞体由碳钢加工,具有足够的强度和刚度能够承受内流场的压力。实验段内流道宽为1 0 0 mm,高为5 0 mm,在 实 验 段 的 左 侧 和 右 侧 都 安 装 了 长 为2 2 0 mm、宽为5 0 mm的光学观察窗,用于流场观测,喷管的名义马赫数为2。风洞的气源是环境大气,总温和总压分别为3 0 0 K和1 0 1 k P a,有效运行时间不低于1 0 s。(a)风洞实物图(b)风洞示意图图1 M a=2超声速风洞凹腔模型如图所示,模型长度L1为1 8 0 mm,宽度为9 0 mm,高度H为5 mm,前缘坡度为5。凹腔的深度Hc为3 mm,凹腔长度Lc为4 0 mm,凹腔长深比1 3.3。凹腔后壁面与实验模型后缘距离L2为1 0 mm。采用2个型号为M 6的螺母将实验件固定在实验段,2个螺母相距4 0 mm。94第5期 郭善广,等:带背景激波系的凹腔流动特性研究图2 凹腔模型示意图本文采用经典Z型纹影系统作为主要测量方法,纹影球面镜的焦距为3 0 0 0 mm,光源为氙灯,采用P h a n t o m v 2 5 1 2相机捕捉高速图像序列,分辨率设置为1 2 8 0 8 0 0像素,采样频率设置为2 5 k H z。2 结果和讨论2.1 纹影图像分析通过纹影得到流场密度梯度公式2 3-2 4为:x=DK L f(1)式中:表示空气的密度;x表示坐标;D表示光线偏转距离;K表示G l a d s t o n e-D a l e常数;L表示沿光路的流场宽度;f表示透镜的焦距。根据上述公式,可知图像的局部灰度与空气的密度梯度成正比。因此,以下基于纹影图像灰度的分析实际上是对密度梯度的分析。为了精确捕捉凹腔剪切层结构,将纹影刀口水平放置。图3给出了典型时刻的纹影图像。流动方向从左至右。图中清晰地捕捉到了激波、边界层和凹腔剪切层。从图中可以看出,凹腔模型前缘生成前缘激波,通过在试验段上壁面设置涡流发生器,生成干扰激波1(i n t e r f e r e n c e s h o c k w a v e 1)和干扰激波2(i n t e r f e r e n c e s h o c k w a v e 2)。前缘激波、干扰激波1和干扰激波2组成初始背景激波。初始背景激波在流道内的多次反射形成复杂流道背景波系,与凹腔流动产生相互作用,是本文研究的主题。图3 典型时刻的纹影图像前缘激波在上壁面反射,形成的反射波与干扰激波2相交于凹腔模型肩部下游,2个激波在碰撞后继续反射,进而形成激波(s h o c k w a v e I)、激波(s h o c k w a v e I I)和激波(s h o c k w a v e I I I)。超声速气流经过凹腔模型上壁面形成边界层,由于凹腔内部的回流特性,凹腔上方形成剪切层。凹腔内部为亚声速流,其内部回流抗外界干扰能力强2 5。因凹腔深度较浅,激波与凹腔剪切层相互作用,导致干扰点局部回流区增大,形成分离激波(s e p a r a-t i o n s h o c k w a v e)、再 附 激 波(r e a t t a c h e d s h o c k w a v e)和扇形膨胀波(e x p a n s i o n w a v e),形成复杂的激波/边界层干扰的结构2 6。分离激波和再附激波汇合形成激波。激波在上壁面反射,形成激波。激波与凹腔模型的尾迹相互作用,产生凹腔尾部斜激波。干扰激波1打在凹腔模型斜坡上形成一次反射激波,一次反射激波作用在试验段上壁面形成二次反射激波,此时肩部形成的膨胀扇2 7将二次反射激波弱化,导致二次反射激波几乎消失。激波和上壁面湍流边界层的干扰以及激波I I与凹腔剪切层的相互作用,加强了流场中的激波振荡和凹腔内部流动的脉动。图4给出了不同时刻的流场纹影图像,以此对流场结构演变过程进行进一步分析。图4 流场纹影图像序列从图4中可以看出,与0 m s相比,0.5 m s时,干扰激波1、干扰激波2、前缘激波、前缘激波在上壁面的一次反射激波和凹腔模型肩部下游的二次反射激波等流场结构基本不变。前缘激波的第3次反射类型由马赫反射变为规则反射;激波的厚度变小,三维效应减弱。激波变模糊,表明激波强度减弱,这是由于激波I与凹腔剪切层相互作用,导致干扰点附近形成的膨胀波弱化激波I I。凹腔模型尾部斜激波条纹变得模糊,强度减弱。与0.5 m s相比,1.0 m s时,激波在上壁面的反射由规则反射变为马赫反射。与1.0 m s相比,1.5 m s时激波前段变的弯曲,激波在上壁面反射形成的马赫杆减小,激波强度减弱。05空军工程大学学报2 0 2 3年2.2 流动结构识别文献2 8 将P O D应用于超声速射流的时间序列纹影图,得到了机理分析数据。本文采用P O D方法对背景激波-凹腔流动的流场组织结构的能量关系进行分析。大尺寸相干结构通常会产生较大的密度波动,因此容易被P O D的高阶模式捕获。密度梯 度 的 自 相 关 矩 阵 的 特 征 值 和 特 征 向 量如下2 9-3 0。R=HT,tk H,tk (2)式中:H是密度梯度矩阵,由灰度值快照序列的数据组成;tk是时间。在本文中,采用了1 0 0 0个瞬时密度梯度场来构建矩阵H。特征值由以下公式确定R An=nAn(3)式中:An是从P O D系数构建的特征向量矩阵;n 表示第n个特征值,对应于第n个特征模态中包含的能量。空间P O D模态可以表示为纹影快照数据的线性组合n。n =Ntk=1antk H,tk (4)图5给出了P O D模态的累积能量。一阶模态的能量占比为9 6%,表明一阶模态对初始流场的能量贡献最大。这是因为本征正交分解是在整个流场上进行的,而脉动面积与整个流场相比相对较小。随着模态的增加,累积能量趋近于1 0 0%。图6给出了典型P O D模态下的特征向量。从图中可以看出,模态6的能量占比为7 3.6 6%,流场结构主要由干扰激波1、干扰激波2、前缘激波、前缘激波的一次和二次反射激波、激波和激波I I组成。模态4 1的能量占比为1 3.8 7%,M o d e 6中的流场结构在该模态下弱化了,激波I I和尾部激波增强了。模态2 0 0的能量占比为3.7 5%,流道内所有的背景激波逐渐弱化,在凹腔下游及尾迹汇总形成大量小尺度流动结构。模态3 0 0的能量占比为2.8 1%,激波宽度变大,凹腔上游及上下壁面附近出现了大量小尺度结构。模态5 0 0的能量占比为1.8 7%,激波结构进一步弱化,小尺度流动结构进一步增强。模态1 0 0 0的能量占比为0.7 4%,所有激波结构几乎全部消失,整个观测区域被大量小尺度流动结构覆盖。基于上述分析,表明激波和小尺度流动结构是流场中的主要流动结构。此外,湍流边界层、凹腔剪切层和尾迹中流动结构的小尺度脉动是流动不稳定的主要动力。图5 P O D模态的累积能量图6 P O D 提取的典型模态2.3 激波、监测点的振荡特性为分析激波的运动特性,提取激波位置并对其进行频谱分析。若采样频率太小,离散傅里叶变换误差(如混叠失真和频谱泄漏)会影响分析结果。根据N y q u i s t频率,它必须满足:fs2fh(5)式中:fs 是采样频率;fh是所观测流场的特征频率。高 速 纹 影 的 采 样 频 率 为2 5 k f p s,因 此 低 于1 2.5 k f p s的频率为有效频率。为分析流动的不稳定性,基于高速纹影图像捕捉激波位置和监测剪切层内固定点的灰度变化,用于表征激波振荡和剪切层脉动的不稳定性。图7给出了激波、激波和激波查询区域及凹腔剪切层内2个的监测点位置。纹影图像灰度值反映该点流场密度梯度,而激波位于范围中流场密度梯度最大处,因此取灰度值极值处为激波位置。监测点、监测点分别位于激波/凹腔剪切层干扰点的上游和下游。15第5期 郭善广,等:带背景激波系的凹腔流动特性研究为对激波位置进行量化分析,在流场中建立直角坐标系,如图7所示。以凹腔模型肩部为原点,水平方向设为x轴,垂直方向设为y轴,建立平面直角坐标系。图7 激波查询区及监测点位置图8给出了3个激波位置随时间变化的曲线。激波、和的位置随时间变化的标准差分别为1.8 6 mm、2.2 5 mm、3.0 5 mm。这表明激波、激波I I、激波I I I的不稳定依次增强。激波与湍流边界层的相互作用,导致激波产生了振荡。激波I I与凹腔剪切层相互作用,导致激波I I出现了不稳定性。凹腔下游剪切层的振荡和模型尾迹的振荡,导致激波I I I的不稳定性进一步增强。为了分析激波振荡的特征,对激波位置的时间序列进行快速傅里叶变换。分析了1 0 0 0张纹影图像,纹影的采样时间为0.0 4 s,因此2 5 H z以上为有效频率。图9给出了激波、激波和激波的振荡的功率谱密度(P S D)。激波的峰值频率为1 5 2 H z和3 3 0 H z,激波的峰值频率为3 3 5 H z,激波的峰值频率为9 2 H z和2 4 7 H z。由以上分析可知,激波振荡频率主要集中在9 04 0 0 H z之间。(a)激波I(b)激波I I(c)激波 I I I图8 激波位置随时间的变化(a)激波I(b)激波I I(c)激波I I I图9 激波位置的快速傅里叶变换为了能够直观展现流动频谱的时间特征,对非稳态流场进行连续小波变换分析。连续小波变换用于将信号分解为高度局部化的小波3 1-3 2。通过小波变换展示的流动频谱,能够刻画不同时刻激波的振荡差异。采用基于M o r l e t小波的连续小波变化对激波位置的进行时空分析3 3。M o r l e t小波的形状如下:0()=-1/4eie-2/2(6)式中:是无量纲角频率;是时间常数;i是虚数单位。在本文中,取值为8。图1 0给出了由连续小波变换得到的激波频谱图。从图1 0(a)中可以看出,激波在04 m s的峰值振荡频率集中在1 1 0 01 4 0 0 H z处,在41 6 25空军工程大学学报2 0 2 3年m s、2 43 2 m s的峰值振荡频率主要集中在3 5 0 H z附近,其余时刻振荡频率特征不明显。从图1 0(b)可以看出,激波在1 21 4 m s的峰值振荡频率主要集中在1 0 0 01 4 0 0 H z处,在1 42 0 m s的峰值振荡频率主要集中在6 0 0 H z处,在2 03 0 m s的峰值振荡频率集中在3 0 0 H z、6 0 0 H z和1 3 0 0 H z附近,在3 04 0 m s的振荡频率主要集中在1 0 0 0 H z以上,其余时刻频率特征不明显。从图1 0(c)可以看出,激波的振荡频率在时间上存在间歇性分布,在1 42 0 m s、2 63 2 m s、3 44 0 m s的振荡频率集中于2 0 05 0 0 H z处,在26 m s的峰值振荡频率集中在1 0 0 0 H z以上。(a)激波(b)激波(c)激波图1 0 激波位置的连续小波变换图1 1给出了监测点I、监测点I I的灰度值的时间变化曲线。点、点灰度值随时间变化的标准差分别为1 4.5 8、1 8.1 3,这表明点较点不稳定性增强。这是由于剪切层本身的不稳定性以及剪切层与激波干扰后导致剪切层弯曲、紊乱3 4,进而增强了下游监测点I I的紊乱程度。(a)监测点(b)监测点图1 1 监测点灰度值随时间的变化对上述监测点灰度值的时间序列进行傅里叶变换,可得到监测点的功率谱分布,如图1 2所示。从图1 2中可以看出,点的峰值频率为9 6 H z和1 9 8 H z,点的峰值频率为1 0 5 H z和2 0 4 H z。两点的峰值频率在低频处集中在1 0 0 H z和2 0 0 H z处,具有强相关性。从图中可以看出,剪切层脉动峰值频率集中于9 03 0 0 H z和高频段。(a)监测点(b)监测点图1 2 监测点位置的快速傅里叶变换图1 3给出了监测点位置小波变换的频谱图。从图1 3(a)中可以看出,点在01 2 m s的峰值脉动频率集中在1 0 0 H z和2 0 0 H z附近,脉动频率功率谱密度基本相当,在1 24 0 m s的脉动频率主要集中在1 0 0 H z处。从图1 3(b)可以看出,点在22 2 m s的主要脉动频率集中在1 0 0 H z和2 0 0 H z附近,2 0 0 H z处脉动的功率谱密度较1 0 0 H z处弱,在2 24 0 m s的脉动频率主要集中在1 0 0 H z附近。35第5期 郭善广,等:带背景激波系的凹腔流动特性研究(a)监测点(b)监测点图1 3 监测点位置的连续小波变换频谱图2.4 空间频谱分布为比较和分析激波和凹腔流动结构的不稳定性,本文对整个流场的纹影序列进行空间傅里叶变换,分析脉动功率在指定频率下的空间分布3 5。图1 4给出了不同指定频率下的空间频谱分布,对连续1 0 0 0张纹影图片的每个像素点进行计算,从而得到空间频谱分布。从图中可以看出,流场的不稳定性大多发生在激波和剪切层附近,其中激波振荡频率为低频,剪切层中流动结构脉动的频率为高频。从图1 4中0.1 k H z、0.5 k H z和1 k H z的频率图像可以看出,前缘激波的一次反射激波和二次反射激波和激波功率谱密度较高,凹腔内部流动及激波的功率谱密度较低。在2.5 k H z频率下,激波和凹腔流动结构的功率谱密度具有相同的数量级。在5 k H z频率下,高功率谱密度值从激波转移到凹腔流动结构。在1 2.5 k H z图中,激波特征结构几乎消失,小尺度脉动是整个图像的主要特征。基于对瞬时纹影图像的进一步分析,频率低于5 k H z时功率谱密度主要与激波结构的脉动有关,频率高于5 k H z时的功率谱密度主要与凹腔流动结构中的小尺度脉动有关。从总体上看,随着指定频率增加,功率谱密度值不断下降。图1 4 不同指定频率下的空间频谱分布3 结语本文研究了在M a=2的直连式风洞中,激波与凹腔剪切层相互作用的过程。主要探究此过程背景激波和凹腔流动不稳定特征,并对凹腔内部流场变化进行观测。采用高速纹影系统捕捉流场组织结构,并使用3种数学方法进行数据的处理和分析。从P O D模态的能量分布来看,激波的大尺度振荡和凹腔、尾迹中涡流的小尺度脉动是流动不稳定的主要动力。从F F T和CWT结果来看,激波脉动频率主要集中在9 04 0 0 H z范围内,剪切层脉动频率主要集中在9 03 0 0 H z和高频段范围内。从全流场的F F T结果来看,频率低于5 k H z时流场不稳定性主要由背景激波引起,频率高于5 k H z时的流场不稳定性主要与凹腔内部流动中的小尺度脉动有关。参考文献1 潘余.超燃冲压发动机多凹腔燃烧室燃烧与流动过程研究D.长沙:国防科学技术大学,2 0 0 7.2韩毅,沈赤兵,杜兆波,等.超声速流动中燃料被动混合增 强 技 术 研 究 进 展 J.空 天 技 术,2 0 2 2,4 4 8(4):1-1 8.3杜灯明.后缘突扩凹腔超声速流动模式和燃烧特性研究D.长沙:国防科技大学,2 0 1 7.4崔龙泉,周岩,谢玮,等.等离子体合成射流激波-激波干扰控制数值模拟J.空军工程大学学报,2 0 2 3,2 4(2):2-9.5刘旭亮.激波与剪切层相互作用的直接数值模拟研究D.绵阳:中国空气动力研究与发展中心,2 0 1 2.45空军工程大学学报2 0 2 3年6孙洪宾.超燃冲压发动机凹腔流动特性研究D.南京:南京理工大学,2 0 1 3.7孙洪宾,孙波,陈洁,等.超燃冲压发动机凹腔流动特性J.兵工自动化,2 0 1 3,3 2(6):3 6-3 9.8房田文,丁猛,周进.凹腔超声速流场结构的试验研究J.国防科技大学学报,2 0 0 7,2 9(3):5.9汪 洪波.超声 速 燃烧 凹腔 剪切 层 非定 常 特 性 研 究D.长沙:国防科学技术大学,2 0 0 7.1 0 王岩,何淼生,余彬,等.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 J.推 进 技 术,2 0 2 2,4 3(6):2 7 6-2 8 9.1 1 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