为了揭示类似飞行器蒙皮接缝对转捩预测的影响,以及利用e N方法对带有矩形凹陷粗糙元的边界层进行转捩预测。本文采用数值模拟和流动稳定性分析相结合的方法,对带有矩形凹陷粗糙元的高超声速平板边界层内的扰动演化进行研究。通过对马赫数4.5,等温壁,雷诺数30000和50000,粗糙元尺寸l×h=0.1δ₀×0.05δ₀、0.5δ₀×0.25δ₀、1δ₀×0.5δ₀,进行计算分析。在本文计算的工况下所得结论如下:1、粗糙元对基本流的影响只局限在粗糙元及其附近很小的范围内。同时粗糙元的内部出现回流现象,回流的速度与粗糙元的尺寸有关,粗糙元尺寸越大,回流的最大速度越大。对于尺寸l×h=0.1δ₀×0.05δ₀的粗糙元,粗糙元内回流的流向速度最大值出现在粗糙元沿流向的中心位置。它的内部流向速度的剖面图沿粗糙元流向中心位置对称。对于另外两个较大尺寸的粗糙元,回流的流向速度最大值不再出现在中心位置,而是向下游发生偏离,粗糙元尺寸越大偏离的距离越大。2、粗糙元对扰动幅值的影响与粗糙元的尺寸有关,尺寸为l×h=0.1δ₀×0.05δ₀的粗糙元只是在粗糙元处引起了扰动幅值的波动,过了粗糙元后扰动幅值演化的情况与没有粗糙元的演化情况一致。另外两种尺寸的粗糙元对扰动幅值的演化有一定的抑制作用。扰动波经过粗糙元后扰动的幅值变小,但是增长率变化不大,经过一段的波动后又会恢复到与平板情况下的增长率相同。3、利用eN方法对带有矩形凹陷粗糙元的平板边界进行转捩预测时,当粗糙元尺寸较小时,可以忽略粗糙元的存在,直接利用平板代替进行分析即可;当粗糙元尺寸较大时,可以利用流动稳定性理论与N值修正相结合的方法进行转捩预测。粗糙元的尺寸越大,修正值ΔN的绝对值越大,对于本文研究的工况,修正值的绝对值小于0.45。