超音速衝撃/境界層相互作用における壁圧署名

マッハ数 M ∞ = 1.3 での正規衝撃波と相互作用する乱流境界層下の壁圧変動の構造が、直接数値シミュレーションデータベースを利用して研究される。相互作用の上流、ゼロ圧勾配領域において、圧力統計はフラクチュエーション強度、空間–時間相関、対流速度、頻度スペクトルの観点から典型的な低速境界層と良好に比較される。相互作用ゾーンを横断する際、平方平均壁圧変動は非常に大きな値（162 dBを超える）に達し、上流レベルから約7 dBの最大増加が見られる。二点壁圧相関は、スパン方向により長くなり、圧力積分長スケールの増加を示し、（空間–時間相関から決定された）対流速度は減少する。相互作用は定性的に頻度スペクトルの形状を修正し、低周波のフーリエモードの増強と高周波モードの抑制を引き起こす。相互作用を過ぎた回復領域では、圧力スペクトルは自由流の動的圧力または最大レイノルズせん断応力でスケール際に非常に正確に収束し、中間周波数で指数 −7/3、高周波数で −5 の明確なパワー法則領域を示す。瞬時圧力に対するライターヒルの方程式における圧力源の解析が行われ、壁圧署名への寄与を理解するために行われている。相互作用の上流では、圧力源は主に壁の近くに位置しているが、衝撃を過ぎると、低周波圧力変動への重要な寄与は、壁から遠くで発生する長寿命の渦と関連している。