浅析自振流动在哈特曼谐振器中的数值模拟
前言：在理想气体动力学框架内，对哈特曼谐振器中的自振流动进行了数值计算，计算是针对声速喷射流冲击从密封入口到相对较深的腔变化的情况进行的。
根据计算结果，详细描述了振荡过程，并揭示了浅层和深层管道的振荡机制，对于浅层管道和杆，振荡是由于冲击到障碍物的喷流中两个区域之间的流量和动量不平衡所致。
对于深层管道，振荡是由于管道的充填和排空，有点类似于在四分之一波谐振器中发生的过程，无论哪种情况，都没有检测到外部声场中的反馈回路的迹象。
在无粘气体模型的框架内，温度参数τ对于稳定的喷流流出没有影响，因为跨越由接触不连续性表示的喷流边界的温度差异可以是任意的。
即使在无粘气体模型的情况下，如果考虑了时变的流出，特别是声波扰动从振荡喷流传播到环境空间以及外部声场的反馈环路的发展，该参数也可能是相关的。
当喷嘴/杆之间的间距相当小时，杆周围的喷流是稳定的，在这种情况下，杆上的激波层中清晰可见的两个区域组成，上区域代表通过射到杆上的流动形成的环形超音速喷流，该流动已经通过了无扰动喷流中的唇翼激波。
其他更大部分的气体注定要留在中央区域，执行循环运动，这种流动模式早已为人所知，尽管通常适用于大型板的情况，在小尺寸障碍物的情况下，其主要特征保持不变。
随着喷嘴/杆间距的增加，弯曲体移位到下游，远离喷嘴，当它通过时，流入障碍物的流量中越来越大的部分来自喷流外围，激波层内较大的区域被高速环形喷流所占据。
越来越难以从激波层的中央区域排出少量低速气体，最后，当“剪切层”不再绕过杆的角点流动，而是粘附在其表面时。
激波层变厚，弯曲体的弯曲激波从物体后退，中央区域的气体流头增加，环形超音速喷流升高了一点，留下一个槽口，通过该槽口可以从激波层中排出多余的气体。
在这一部分，将考虑声速不完全膨胀喷流与圆柱腔体之间的非稳态相互作用，将研究N=2的情况，即与前一节中的情况相同，对应于自由喷流的菱形到圆柱形的过渡。
到目前为止，已经考虑了喷流流经薄壁哈特曼管道的情况，在这种情况下，自振动过程以与四分之一波谐振器的频率相近的频率特征化，与之不同的是，其频率较高，振幅较低。
尖叫模式与“安静”的充填/排空模式不同，后者被称为射流回流模式，术语“尖叫”可能很难被视为令人满意，因为它容易与另一种“尖叫”引起混淆。
从JRG模式切换到尖叫模式取决于两个因素，即管道周围是否有唇和其形状和尺寸，以及装有唇的管道在喷流结构中的位置，反过来，可以是喷嘴出口和管道入口之间的间距l和偏离设计比N的函数。
在不同的实验中，设计几何形状从具有锥形边缘的薄壁管道的情况变化，经过在管道壁上安装较窄的凸缘，到在大型平板上安装腔体的情况。
在大间距处实现了JRG模式，而在小间距处则没有任何振荡，JRG-尖叫过渡发生的间距取决于NPR和边缘厚度。
在较大的厚度下，JRG和尖叫模式可以共存，尽管有些情况下只有一个模式出现。尖叫频率比JRG模式高一个数量级，但在某些情况下，尖叫的次模式具有较低的频率。
在喷嘴壁上安装反射器的实验旨在确定反馈回路的存在，结果显示，JRG模式不受反射器的影响和位置，而尖叫模式对此很敏感。
对于相当大的管道边缘，这个音调可能会在特定的反射器位置消失，也可能发生情况，即反射器的存在可以诱导否则不存在的JRG音调的产生，这种情况下被称为诱导的四分之一波音调。
尖叫模式根本没有观察到，尽管设计与腔体直径的比率相当大，而NPR和间距在相当大的范围内变化。
结论：哈特曼谐振器中的自振动流问题在理想气体动力学的框架内进行了数学表述和数值求解，该理想气体动力学假设气体是理想气体。
计算是针对不同深度的哈特曼管道进行的，这些管道位于不同距离的喷嘴处，其中存在一个饱和的音速射流。
对于零深度的管道，根据计算结果详细描述了自振动过程。结果显示，自振动是由于冲击层中的两个区域之间的流速和动量不平衡引起的，这两个区域撞击在障碍物上。
数值实验表明，自振动是由板与障碍物前面的弯曲冲击波之间的反馈引起的，而不是由板与喷嘴之间的反馈引起的，这对自振动负责。结果显示，振荡的频率和强度与实验数据非常吻合。
计算结果显示，对于相当深的管道，振荡频率与管道深度的依赖关系是普遍的，即独立于管道/喷嘴间距、射流偏离设计比、管道宽度和射流速度和驻点温度。
在10-15%的范围内，它与在回流模式下运行的哈特曼谐振器的大量实验数据吻合。对于深度较小的管道，自振动过程的性质过渡从杆到深度管道。
