主流马赫数对超声速气膜冷却流场特性及冷却效率的影响

着眼于离散孔形式的气膜冷却在高超声速飞行器热防护中的应用,为更深入探究超声速气膜冷却流场结构特征以及激波对气膜冷却的耦合作用机理,采用三维可压缩RANS数值仿真方法,研究了不同主流马赫数条件下气膜冷却的流动和传热特性。结果表明,主流超声速条件下,冷却射流的阻碍作用使得气膜冷却孔上游出现激波,且随着主流马赫数的增大,激波强度增大;激波诱导主流沿展向偏转而远离气膜冷却孔中心区域,弱化了主流和冷却射流的相互作用,降低了冷却射流在展向的掺混耗散。因此,在主流超声速条件下气膜冷却覆盖效果更佳、距离更长,且整体气膜冷却效率随着主流马赫数的增大而提高。