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国际化对中国工资差距的影响研究

博士研究生:任杰

指导教师:符松 教授

所属院系:航天航空学院

论文摘要

本文采用数值方法研究高超声速边界层Görtler涡失稳和相关流动转捩控制问题。

在线性稳定性理论框架下，本文首先探究了 Ma = 4.5 边界层内 Görtler 模态离散谱的激发和演化过程。结果表明，曲率（凹面）对 F 模态和 S 模态的同步起促进作用；提高展向波数则会抑制上述同步。当曲率和展向波数同时存在， F 模态与 S 模态仍可能发生同步而产生 Mack 第二模态，但扰动最终发展为 Görtler 模态。在靠近前缘位置，自由来流中的慢声波是激发非定常 Görtler模态的初始扰动，熵、涡波则是激发（准）定常 Görtler 模态的初始扰动。研究同时发现了高阶 F 模态与 S 模态同步亦存在分叉现象。

进一步，本文系统性研究了压缩性对 Görtler 涡二次失稳的影响。在亚声速和中等超声速条件下（ Ma = 0.015, 1.5, 3.0 ），起主导作用的 Görtler 模态为附着于壁面的 W 模态；而在高超声速流动中（ Ma = 4.5, 6.0 ），最不稳定Görtler 模态为脱离于壁面的 T 模态。上述 Ma 的影响随着扰动向下游演化、发展，表现出更大的影响。 Görtler 涡通过 lift-up 机制产生条带（ G 型条带）。条带强度在下游迅速增长，导致二次失稳，依次出现 Sinuous-I 模态， Varicose模态和 Sinuous-II 模态。以上三个模态都可能成为主导模态。在高超声速条件下，基于流向速度的临界强度 A(u) 大幅下降，同时基于温度的强度 A(T)上升，即热力学条带逐渐起重要作用。与低速流动不同的是，在高超声速时，Sinuous-I 模态始终是主导模态。

最后，本文将条带应用于流动控制。针对 Ma = 4.5, 6.0 的高超声速边界层，采用非线性 PSE 研究了 K 型条带和 G 型条带与二维扰动的相互作用。当条带强度在合适的范围，即足够大而改变边界层流动同时足够小而不触发二次失稳，第一模态和 Mack 第二模态都可以被有效抑制。另一方面，根据 G 型条带的指数增长特性，本文提出了一种基于最不稳定 Görtler 涡的粗糙单元设计方法，用于促进流动转捩。