这篇文档属于类型a，即报告了一项单一原创研究的科学论文。以下是对该研究的学术报告：
第一，研究的主要作者、机构、发表期刊及时间
本研究由Jyoti Ranjan Majhi和Kartik Venkatraman共同完成，他们来自印度科学研究所（Indian Institute of Science, Bangalore）。该研究发表于《AIAA Journal》2023年12月第61卷第12期，DOI为10.2514⁄1.J063318。
第二，研究的学术背景
本研究的主要科学领域是航空工程，特别是与跨音速流动相关的风扇和压缩机的气动力学行为。跨音速激波振荡（transonic shock buffet）是跨音速流动中一种自持的激波振荡现象，可能导致气动载荷的不稳定，进而引发结构振动，甚至疲劳和失效。尽管在固定翼飞机上对跨音速激波振荡的研究较为深入，但在风扇和压缩机中，这一现象尚未得到充分理解。因此，本研究旨在通过数值模拟方法，研究NASA转子67（NASA Rotor 67）这一跨音速风扇中的激波振荡现象，揭示其驱动机制和特征。
第三，研究的详细工作流程
本研究分为以下几个主要步骤：
稳态流动模拟与验证
研究首先使用单通道模型进行稳态流动模拟，以验证模拟结果与实验数据和文献的一致性。通过激光测速仪数据的对比，验证了模拟结果中激波结构的准确性。研究使用了SU2软件包进行RANS（雷诺平均Navier-Stokes方程）模拟，并采用了Spalart-Allmaras湍流模型。网格敏感性分析表明，中等密度的网格（每通道81万个单元）能够准确预测性能参数。
非稳态流动模拟
在稳态模拟验证的基础上，研究使用全环模型进行非稳态RANS模拟，分别在接近设计质量流量和接近失速的两个操作点上进行。非稳态模拟捕捉到了跨音速激波振荡的特征，包括激波的位移和频率。研究使用了双时间步长法，并选择了1°转子扫掠角作为物理时间步长。
波传播分析
研究进一步分析了激波振荡期间的波传播现象，包括沿流向（streamwise）、周向（circumferential）和径向（radial）方向的压力扰动波传播。通过时空相关性分析，研究识别了上游传播波和下游传播波的速度，并揭示了激波振荡的反馈机制。
第四，研究的主要结果
1. 稳态流动结果
稳态模拟成功再现了实验中的激波结构，包括脱体弓形激波（detached bow shock）和通道激波（passage shock）。模拟结果与实验数据和文献结果吻合良好，验证了模拟方法的可靠性。
非稳态流动结果
在接近设计质量流量的操作点，非稳态模拟捕捉到了激波振荡，激波位移约为1.8%弦长，振荡频率为385 Hz。在接近失速的操作点，激波位移为1.6%弦长，振荡频率为433 Hz。研究还发现，相邻叶片通道中的激波存在180°的相位差，表明周向流动的非周期性。
波传播分析结果
波传播分析表明，在叶片吸力面上存在上游传播波（速度为103 m/s）和下游传播波（速度为20 m/s），而在压力面上仅存在上游传播波。研究还发现，在叶片尾缘附近存在大尺度结构，这些结构的相互作用产生了声辐射，进而形成了上游传播波，构成了激波振荡的反馈机制。
第五，研究的结论
本研究通过全环模型的数值模拟，成功捕捉了跨音速风扇中的激波振荡现象，并揭示了其驱动机制。研究表明，激波振荡是由上游传播波和下游传播波的反馈机制驱动的，这一发现与固定翼飞机上的激波振荡机制类似。此外，研究还识别了周向和径向压力扰动波，这些波是涡轮机械中激波振荡的独特特征。这些结果为理解跨音速风扇中的激波振荡提供了新的视角，并为其在工程应用中的控制提供了理论支持。
第六，研究的亮点
1. 重要的发现
本研究首次在跨音速风扇中揭示了激波振荡的反馈机制，并识别了周向和径向压力扰动波的存在。
方法的创新性
研究使用了全环模型进行非稳态模拟，克服了单通道模型在模拟激波振荡中的局限性。此外，波传播分析方法为理解激波振荡的物理机制提供了新的工具。
研究对象的特殊性
研究对象NASA转子67是跨音速风扇的典型代表，研究结果为其他类似涡轮机械的设计和优化提供了重要参考。
第七，其他有价值的内容
研究还讨论了激波振荡对涡轮机械性能的影响，特别是其对气动载荷和结构振动的影响。这些结果为跨音速风扇的设计和运行提供了重要的工程指导。
本研究通过数值模拟和波传播分析，深入揭示了跨音速风扇中激波振荡的机制和特征，为相关领域的进一步研究提供了重要的理论和实验基础。