激波與邊界層相互幹擾

　　在超聲速流場中，激波與物面附近的邊界層流動會發生相互幹擾，形成近壁區內的複雜流場，幹擾區內激波的位置、形狀和激波前後的流動參量以及邊界層特性均發生變化。J.阿克萊特等人在20世紀40年代首先註意到這類幹擾流動。

　　在超聲速流場中邊界層外邊緣的流動為超聲速，但層內流體受粘性的作用，速度迅速減低，至壁面時流體與固體的相對運動速度為零，因而層記憶體在超聲速區和亞聲速區，激波面後的高壓力通過邊界層內的亞聲速區向上遊傳播至激波前區。這這種從下遊向上遊作用的逆壓梯度明顯地改變瞭激波上遊的邊界層狀態；幹擾區內的邊界層變厚，層內的速度、溫度、壓力、密度分佈均發生變化，摩擦阻力減小，同時也改變瞭近壁區局部的激波結構。

　　如果邊界層外馬赫數、雷諾數和激波強度不同，幹擾區的流動會呈現不同情況：①未形成分離流動；②形成分離泡（即在物面附近形成局部回流區），流動繞過分離泡再附體；③流動分離後不再附體，此時邊界層外緣附近的流場和激波形狀也受到影響。

　　在幹擾較強的區域內，通常的邊界層定義和量級分析往往不再適用，因為流向速度梯度和法向速度梯度可能具有相同的量級。層流或湍流區內的幹擾流動也有明顯差別。例如，當邊界層外緣流動條件和激波強度相同時，在層流邊界層內逆壓向上遊傳播的距離較湍流邊界層遠，層流邊界層抵抗流動分離的能力弱。

　　激波邊界層幹擾流動，也可能出現在跨聲速流場中（因為跨聲速流場中可以存在超聲速流）。在高超聲速流動中，由於激波很靠近物面，激波與邊界層相互幹擾的現象比較嚴重。激波與邊界層相互幹擾流動機理的研究，在工程實際應用中有重要意義。例如，在跨聲速流場中，幹擾區內流動的非定常性引起壁面結構抖振，甚至發生嗡鳴，會引起氣動性能的變化。在超聲速和高超聲速流場中，氣流經過使其受壓縮的拐角時所產生的激波會與邊界層相互幹擾，不僅改變流場特性，也改變氣動加熱狀態。

　　60年代以來，這方面的研究工作不斷深入，一方面探討幹擾區域流動特性的一般規律，包括馬赫數和雷諾數的影響；另一方面，又同非定常分離流動、邊界層控制、壁面結構響應和環境等課題結合起來。

　　

參考書目

　J.Ackeret，F.Feldmann and N.Rott，Untersuchungen anVerdichtungsstössen und Grenzschichten in Schnell Bewegten Gasen，Report No.10 of the Inst.of Aerodynamics，ETH，zürich，1946.

　H.Schlichting，Boundary Layer Theory，7 th ed.，McGrawHill，New York，1979.