混合层（尾迹）/边界层组合流动机理研究

The confluent mixing layer(wake)/boundary layer flow is often observed in aircrafts,and aeroengine combustors. Deeply understanding the confluent flow meachanism plays an importance role in controlling the flow development. The linear stability theory(LST) will be used to study the confluent mixing layer(wake)/boundary layer flow with or without chemical reactions.The unstable wave modes associated with both the mixing layer(wake) and boundary layer due to their interactions will be the identified. The unstability mechanism of the most unstable waves will be revealed. The regular pattern of the mixing layer (wake) growth will be studied. Based on the LST research results, an initial flow model will be established. The large eddy simulation will be employed to numerically simulate the confluent mixing layer/boundary layer reacting flow, mimic its non-linear characteristics, and study the flow evolution process downstream.The flow control study will be conducted according to the results for the confluent flow mechanism. The fundamental approaches to strengthen the flow mixing will be given in view of the active and paasive ways.

混合层（尾迹）与边界层之间相互干扰流动常见于航空飞行器和航空发动机燃烧室，深入认识其流动机理在控制流动方面发挥重要作用。对无化学反应或有化学反应的混合层/边界层合流的流动，进行流动不稳定性研究，辨识受边界层影响的混合层（尾迹）不稳定扰动波的模式及受混合层（尾迹）影响的边界层不稳定扰动波的模式，揭示混合层（尾迹）和边界层中最不稳定波的失稳机制，研究混合层（尾迹）增长规律。在流动不稳定性研究基础上，建立初始流动模型，采用大涡模拟方法数值模拟混合层（尾迹）/边界层合流的反应流动，刻画这种流动的非线性特征，研究在下游流场的流动演化过程。基于组合流动机理的研究结果，进行流动控制研究，从主动控制和被动控制的角度，提出增强流动掺混的基础方法。

混合层（尾迹）与边界层之间相互干扰流动常见于航空飞行器和航空发动机燃烧室，深入认识其流动机理在控制流动方面发挥重要作用。对混合层（尾迹）与边界层组合流动完成了理论分析和数值模拟研究，完成了平均流动模型、线性不稳定性、非线性不稳定性以及掺混流动控制等主要研究内容。. 对不可压流动，辨识了组合流动中的边界层流动不稳定模态和混合层不稳定模态。受剪切层的影响，边界层模态不稳定性或增强或减弱取决于扰动频率。边界层模态中性曲线向左上方平移，临界雷诺数下降。剪切层在边界层扰动波的线性发展和转捩的初始阶段中担负重要作用。固壁对组合流动中剪切层模态的不稳定性的影响基本上是抑制的，当剪切层离开壁面超过２０倍的边界层排挤厚度时，剪切层模态的不稳定性不受壁面的影响。. 对超声速流动，采用整体法和局部法重点研究了受壁面边界层影响的混合层流动的不稳定性。对流马赫数比较高时存在多重的不稳定模态，根据相速度的大小可以将模态分为快模态和慢模态。对流马赫数大于等于1 时，快模态占主导地位，存在较为明显的三维不稳定主导模态。对流马赫数小于1 时慢模态逐渐占主导地位。与无化学反应时相比，有化学反应时扰动增长率减小，并且扰动的频率范围减小，表明燃烧释热会增加流场的稳定性。采用DNS方法对混合层与边界层组合流动完成了数值模拟研究。结果表明，混合层中心距壁面的距离越小，组合流动越容易失稳；距离越大，组合流动的稳定性越强。. 对受壁面限制的混合层掺混流动完成了主动控制与被动控制的研究，通过在组合流动入口施加扰动实现主动控制，采用涡流发生器实现被动控制。研究表明，主、被动的流动控制技术均可增强混合层流动的掺混，获得的研究数据对于改善冲压发动机燃烧室的气流掺混效率、提高燃烧性能具有重要的设计指导意义。