多段翼构型下前缘缝翼尾迹引起的主翼边界层旁路转捩

【作者】 王将升； 王晋军；

【机构】 北京航空航天大学航空科学与工程学院流体力学教育部重点实验室；

【摘要】 本文采用氢气泡流动显示和时间解析的二维PIV测量探究了30P30N多段翼构型下前缘缝翼尾迹中的旋涡扰动对主翼边界层旁路转捩的影响。翼型攻角α固定为4°,翼型弦长（弦长c=150 mm）雷诺数Rec在区间1.38×10₄～3.05×10⁴内变化。研究发现,前缘缝翼尖端（slat cusp）处形成的自由剪切层可通过K-H不稳定性产生展向脱落涡,三维失稳后的展向涡在前缘缝道内加速流动的作用下被拉伸为类马蹄涡结构（如示意图所示）。在转捩的初始阶段,前缘缝道内展向涡结构产生的扰动可在主翼前缘"浸入"其边界层并以"双指数增长"的形式被放大,此类扰动可在边界层内激发展向"双二次涡"结构。此时,规则转捩中的Tollmien-Schlichting波（T-S波）放大过程被彻底旁路掉。在转捩的中期阶段,前缘缝翼尾迹中的流向涡扰动（类马蹄涡涡腿）可通过"直接注入"与"间接诱导"两种机制激发展向二次涡的三维失稳并锁定其失稳波长。失稳后的展向二次涡可在边界层内形成马蹄涡结构,此类结构可增强主翼边界层内的掺混,进而促进双二次涡引入的脉动能量在整个边界层内的再分配。在转捩的后期,马蹄涡自繁殖产生的马蹄涡包以及马蹄涡涡腿通过抬升近壁低速流体而产生的低速条带结构出现在边界层内,作为湍流边界层内重要的拟序结构,马蹄涡包与条带结构的动力学演化可促进主翼后半段自维持湍流边界层的形成。更多还原