Shock-wave/Boundary-Layer Interactions (SBLI): Physics and Control

冲击波/边界层相互作用 (SBLI):物理与控制

基本信息

  • 批准号:
    EP/F056206/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.31万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2008 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Shock-wave/boundary-layer interaction (SBLI) is a critical area of research for the development of all future aerospace systems as they are ubiquitous in high-speed aerodynamic flows. The extraordinary pressure and thermal loads in the regions of SBLI poses a wide variety of problems including damage/rapid fatigue to aero-structures and associated protection systems, inlet flow distortion and engine unstart, all of which could have adverse consequences. Previous studies have noted that the low frequency unsteadiness of the shock-wave/separation region as a dominant phenomenon and indicated that even the behaviour of mean properties cannot be fully understood without some knowledge on the unsteadiness. Moreover, computational studies find it difficult to accurately capture the dynamics of SBLIs due to the limitations of the models employed. Therefore, it is vitally important to perform experimental investigations of shock-wave/boundary-layer interaction using state-of-the-art experimental techniques. The aim of this project is to develop a supersonic facility where state-of-the-art experimental methods can be employed to obtain qualitative and quantitative information. Advanced optical diagnostic techniques including Particle Image Accelerometry (PIA) and multiple-plane Particle Image Velocimetry (PIV) will be developed. High-quality imaging measurements will be performed together with fast-response surface pressure measurements to characterise the unsteadiness and the three-dimensional nature of shock-wave/boundary-layer interactions in a variety of flow configurations. Measurements will be obtained in the upstream supersonic boundary layer, the interaction region and in the shock induced separation region. The data will be carefully analysed with the aim of developing a physical framework to explain the causes responsible for the unsteadiness and the three-dimensional nature of the flow field.Generic (vortex generators, streamwise slots) and state-of-the-art (piezo actuators) control schemes will be employed to control the frequency and amplitude of shock-wave unsteadiness. The components will be actuated and phase-averaged velocity, acceleration and pressure fields will be obtained. The data will be used to understand the response of the flow to the control scheme, which in turn can help in development of improved control strategies. The feasibility of employing closed-loop schemes to achieve necessary localised control will also be explored.
激波/边界层干扰(SBLI)是未来航空航天系统发展的一个关键研究领域,因为它们在高速空气动力流中无处不在。SBLI区域中的异常压力和热载荷造成了各种各样的问题,包括对航空结构和相关保护系统的损坏/快速疲劳、进气道气流畸变和发动机不起动,所有这些都可能产生不利后果。以前的研究已经指出,激波/分离区的低频不稳定性是一种主要现象,并且指出,如果不了解不稳定性,即使是平均特性的行为也不能完全理解。此外,计算研究发现,由于所采用的模型的限制,很难准确地捕捉SBLI的动态。因此,使用最先进的实验技术对激波/边界层干扰进行实验研究是至关重要的。该项目的目的是开发一个超音速设施,在那里可以采用最先进的实验方法来获得定性和定量信息。先进的光学诊断技术,包括粒子图像加速度计(PIA)和多平面粒子图像测速(PIV)将被开发。高质量的成像测量将与快速响应的表面压力测量一起进行,以确定各种流动构型中激波/边界层相互作用的不稳定性和三维性质。将在上游超音速边界层、干扰区和激波诱导分离区进行测量。数据将被仔细分析,目的是建立一个物理框架来解释流场不稳定性和三维特性的原因。将采用通用(涡流发生器、流向槽)和最先进的(压电致动器)控制方案来控制激波不稳定性的频率和振幅。将驱动组件和相位平均的速度,加速度和压力场将获得。这些数据将用于了解流量对控制方案的响应,这反过来又有助于开发改进的控制策略。还将探索采用闭环方案来实现必要的局部控制的可行性。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Investigation of turbulent separation in a forward-facing step flow
前向阶梯流中湍流分离的研究
  • DOI:
    10.1088/1742-6596/318/2/022031
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Pearson D
  • 通讯作者:
    Pearson D
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前向台阶上游的湍流分离
  • DOI:
    10.1017/jfm.2013.113
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Pearson D
  • 通讯作者:
    Pearson D
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  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Bharathram Ganapathisubramani (Co-Author)
  • 通讯作者:
    Bharathram Ganapathisubramani (Co-Author)
Leading- and trailing-edge effects on the aeromechanics of membrane aerofoils
  • DOI:
    10.1016/j.jfluidstructs.2013.01.005
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    S. Arbós-Torrent;B. Ganapathisubramani;R. Palacios
  • 通讯作者:
    S. Arbós-Torrent;B. Ganapathisubramani;R. Palacios
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Buxton O
  • 通讯作者:
    Buxton O
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