激波反射模式转变的迟滞回路耦合规律研究

"迟滞回路耦合"是激波反射的一种特殊物理现象，这种现象表明激波反射模式的转变过程不仅具有气动热力状态突变的特征(如出现局部温度和应力的剧烈变化)，而且还具有强不可逆性和复杂路径依赖的特征。它体现了激波反射模式的多样性以及各模式之间的强相互耦合作用，为飞行器和发动机的控制性能和安全带来了不确定性。.本项目提出激波反射"迟滞回路耦合"现象所遵循的拓扑几何规律，尝试从一种几何学的视角考察激波反射模式转变的整体行为，在多维几何空间中(由各种扰动参数所张成)对激波反射模式的多样性和迟滞特性进行宏观的描述。为解释激波反射的各种迟滞现象，以及预测激波反射模式相互转变的规律提供一种模型化的方法。此项研究国内外尚属首次。

“迟滞回路耦合”是激波反射的一种特殊物理现象，它体现了激波反射模式的多样性以及各模式之间的强相互耦合作用，为飞行器和发动机的控制性能和安全带来了不确定性。利用数值模拟的方法分析了规则反射-马赫反射迟滞现象，并利用解析的方法分析了规则反射-马赫反射迟滞特性变化的几何规律，推导出了对应的标准模型。基于激波运动伴随的迟滞现象，建立了描述运动激波非线性行为的常微分方程组，为研究激波的非线性行为和控制规律提供了低阶（low-order）动态模型。利用数值方法模拟观察到了该项目提出激波反射中重要的迟滞回路耦合现象，它包含多个迟滞回路通道，各个激波反射模式之间有确定性的转换方向。根据该物理现象的特征，把它应用到分析激波-边界层相互作用下的高超声速飞行试验失败的故障机理。基于研究工作的积累，提出了分析激波反射复杂现象的数学方法，结果表明激波反射物理过程存在几何规律，利用该规律可以解释本项目所关注的物理现象，并可以对未出现的物理现象进行预测，数值模拟结果验证了该模型的解释和预测功能。