超音速乱流の急速な拡張：体積膨張の役割

超音速流れにおける乱流境界層の急速な拡張が、解析および実験的に研究されています。体積膨張が乱流の変動に与える影響に重点が置かれています。分析で行われた仮説は、急速ひずみ理論に類似しており、二次閉じ込めの簡略化に使用されています。変動速度がソレノイダルであると仮定することにより、古典的な亜音速モデルの拡張が提案されています。平均密度の変動を考慮に入れ、弱い不均一性と弱い散逸率を持つ亜音速流れにおけるレイノルズ応力テンソルのように振る舞う新しい変数が定義されています。分析の結果は、拡張ファンにさらされた超音速境界層で行われた乱流測定と比較されています。提案された近似は、乱流強度の進化を正しく記述します：体積膨張は、レイノルズ応力の進化に主に寄与します。境界層は拡張により「再層流化」されます。その後、層は平衡状態に戻ります。測定結果は、外層で乱流が遅く減衰し、内層で急速に増加することを示しています。