新数据集改进了悬臂周围超音速流动的建模

高速飞行伴随着极大的压力。当固体表现得更像液体时，由此产生的空气动力可能会给运动中的车辆部件带来很大的变形风险——甚至达到气动弹性变形的程度。这会危及整个车辆的稳定性或可控性。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校航空航天工程系的研究人员，包括GriffinBojan，在GregElliott教授和J.CraigDutton教授的建议下进行了实验，以帮助了解高速行驶的车辆周围流动中的流体/结构相互作用。

GregElliott说，非线性结构和空气动力学响应之间的关系使这个问题成为一个极其难以计算建模的问题。尽管高速流固耦合已成为许多研究工作的主题，但只有少数人关注控制面的变形。

“长期以来，人们一直在设计和评估悬臂梁，”他说。“我们采用这种经典配置从如此简单的几何形状开始研究流体/结构相互作用，然后在板顶部添加不稳定超音速流和在板下高度分离的流的复杂性，”他说。

埃利奥特说，板块下方的再循环区域有两个相互作用的非常复杂的流动。

“坦率地说，我们不知道这种互动会是什么样子，”他说。“现在我们这样做了，我们希望这将对计算社区有所帮助。我们创建了一个实验数据集来验证他们的模型，无论他们是以复杂的方式对这种配置进行建模，还是通过简化问题来进行建模。这些数据将提供计算研究合作伙伴更加相信他们的模型是正确的。”

这项研究的独特之处之一是数据是由多种诊断工具同时收集的。研究小组在2马赫条件下评估了刚性悬臂板和柔性板。

“同时，我们使用高速纹影摄影获取流量数据，并使用立体数字图像相关获取板变形数据，”Elliott说。“我们在同一时刻知道流动是什么样子，悬臂板是什么样子。许多其他人已经做了一个或另一个，但这是第一次这些时间分辨的测量——结构测量和流量测量——在这种配置中被放在一起。”

埃利奥特说，这项研究的另一个独特之处在于拥有一个完整的数据集，用于描述悬臂板下方的流动以及速度。

“我们不只是在看你打开的流程，而且每次看起来都完全一样，”埃利奥特说。“这是一个非常不稳定的问题——冲击波和膨胀波在板块变形时穿过板块，将不稳定的流动与表面耦合起来。

“最令人惊讶的结果之一可能是板下再循环区域的三维流动，”他说。“设置问题的一切看起来都是二维的，但为了正确表征流动，整个板的跨度也发生了重大变化。”