基于FTLE的激波捕获方法及其在背景波系下隔离段波系结构变化特性的应用研究

将胀量梯度场作为粒子运动的"速度场",使激波结构转变为排斥Lagrangian拟序结构(LCSs),并利用有限时间Lyapunov指数(FTLEs)进行捕获.通过设定虚拟积分时长,进一步地将此激波识别方法拓展到非定常流场波系结构的应用研究中.利用商业软件FLUENT数值模拟了背景波系下隔离段激波串的前移过程,求解了基于胀量梯度场的FTLEs并提取了FTLE脊,同时将FTLE方法与密度梯度法进行了对比,验证了FTLE方法的准确性与有效性.结合压力云图详细分析了激波串突跳前后的FTLE场,着重讨论了激波串内部波系结构的变化过程以及激波串的突跳机理.经分析发现,激波串的前移过程伴随着波系结构的延展和收缩,导致流场出现对称破缺.当对称破缺现象较为显著时,流场边界层分离加剧,激波串加速前移.研究显示,基于FTLE的激波捕获方法对边界层干扰剧烈以及激波强度差异较大的非定常流场有重要的应用价值.