渦流發(fā)生器對(duì)半球形激光轉(zhuǎn)塔跨聲速流場(chǎng)影響數(shù)值研究

摘 要：激光轉(zhuǎn)塔的跨聲速繞流場(chǎng)使得機(jī)載激光平臺(tái)面臨著嚴(yán)峻的氣動(dòng)光學(xué)挑戰(zhàn)。為對(duì)激光轉(zhuǎn)塔的跨聲速流場(chǎng)被動(dòng)控制提供基本的理論支撐，本文利用了改進(jìn)亞格子尺度的改進(jìn)延遲脫體渦模擬（IDDES）方法，針對(duì)細(xì)長(zhǎng)圓柱的針狀渦流發(fā)生器，對(duì)跨聲速條件下半球形機(jī)載激光轉(zhuǎn)塔的繞流場(chǎng)進(jìn)行了流動(dòng)控制數(shù)值研究。結(jié)果表明，針狀渦流發(fā)生器引入了明顯的二次流特征，削弱了來流能量，導(dǎo)致激光轉(zhuǎn)塔頂部激波強(qiáng)度受到影響，進(jìn)而影響了激光轉(zhuǎn)塔尾跡區(qū)的分離泡尺寸；激光轉(zhuǎn)塔尾跡的橫向擺動(dòng)和縱向波動(dòng)特征的時(shí)空特性并未受到渦流發(fā)生器的明顯影響，而動(dòng)態(tài)模態(tài)分解（DMD）結(jié)果指出了當(dāng)渦流發(fā)生器存在時(shí)，激光轉(zhuǎn)塔尾跡的縱向波動(dòng)模態(tài)能量具有明顯的衰減，合理地對(duì)應(yīng)了尾跡分離泡形態(tài)的改變，揭示了本文研究的渦流發(fā)生器對(duì)激光轉(zhuǎn)塔尾跡分離區(qū)的抑制作用，為以被動(dòng)控制方法來抑制激光轉(zhuǎn)塔氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：跨聲速； 機(jī)載激光轉(zhuǎn)塔； 流動(dòng)控制； IDDES； DMD

中圖分類號(hào)：V211 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19452/j.issn1007-5453.2024.06.007

基金項(xiàng)目： 航空科學(xué)基金（2019ZA053005）

自20世紀(jì)70年代以來，機(jī)載激光平臺(tái)以其良好的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信及定向能目的等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的關(guān)注以及良好的發(fā)展[1-2]。作為機(jī)載激光平臺(tái)的重要組成部分，激光轉(zhuǎn)塔通常需要廣闊的視野來保證其具有良好的接收或發(fā)射激光束的能力。因此，激光轉(zhuǎn)塔通常具有半球或圓柱底半球頂形狀的幾何外形。然而，半球形狀的頂部外形將導(dǎo)致激光轉(zhuǎn)塔收發(fā)的光束遭遇氣動(dòng)光學(xué)問題的挑戰(zhàn)，尤其對(duì)于給予了高度期望的短波長(zhǎng)光波，其受激光轉(zhuǎn)塔氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的影響而導(dǎo)致的輻照度衰減非常明顯[3]。……