В.И. Корнилов, Ю.А. Литвиненко*
"Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, Новосибирск *Новосибирский государственный технический университет"
Страницы: 167-180
Приведен обзор наиболее широко применяемых в практике эксперимента прямых и косвенных методов измерения поверхностного трения, дана их краткая характеристика. Представлен сравнительный анализ результатов измерений с помощью некоторых из отмеченных методов в несжимаемом турбулентном пограничном слое плоской пластины как в условиях формирования на ее поверхности отрицательного (благоприятного) продольного градиента давления, так и при безградиентном ее обтекании. Продемонстрирована степень эффективности указанных методов в отмеченных условиях, показаны пределы их применимости и ограничения.
В первой части данной работы [1] были изложены результаты экспериментального исследования восприимчивости пограничного слоя скользящего крыла к локализованным вибрациям поверхности, позволившие, в частности, получить величины комплексных коэффициентов вибрационной восприимчивости течения как функций поперечного волнового числа для шести различных частот возмущения. В данной части работы проводится подробный анализ зависимостей всех полученных ранее характеристик возмущений от частоты. Путем экстраполяции экспериментальных данных на нулевую частоту получены количественные оценки характеристик восприимчивости пограничного слоя скользящего крыла к стационарным неоднородностям поверхности. Обосновывается правомерность такого подхода.
В аэродинамической трубе исследовано возникновение периодических вихрей при отрыве ламинарного пограничного слоя за уступом поверхности плоской пластины. Вихреобразование смоделировано возбуждением течения источником гармонических возмущений, расположенным на участке присоединения оторвавшегося слоя. Измеренные амплитудно-фазовые характеристики колебаний на частоте схода вихрей сопоставлены с соответствующими характеристиками коротковолновых конвективных возмущений, нарастающих за точкой отрыва. Полученные экспериментальные данные подтверждают вывод, сделанный ранее на основании спектральных исследований вихревого движения, о том, что процесс зарождения вихрей и усиление волн неустойчивости оторвавшегося слоя сдвига могут быть в сущности разными явлениями.
Экспериментально показано качественное различие динамики внутренних областей вихревых пар с односторонним и противоположным вращением их элементов. Определены характерные пространственные масштабы вихревых кластеров с двумя элементами и распределение скорости в них. Эксперименты проведены в струях воздуха с помощью термоанемометрической аппаратуры с блоком фиксирования фазы эволюции нестационарных вихревых структур. Показана возможность использования известных формул для дипольных и квадрупольных вихрей для описания распределения скорости.
С помощью жидкокристаллических покрытий выполнена визуализация течения на наветренной стороне прямоугольного крыла, установленного под большим углом атаки. Обнаружено, что повышение степени турбулентности потока приводит к появлению над поверхностью крыла стационарных продольных структур, количество которых зависит от режима обтекания.
Приводятся результаты численных расчетов пространственного сверхзвукового обтекания несущих элементов летательных аппаратов на основе уравнений Эйлера. Анализируется обтекание различных конфигураций: несущего корпуса типа ELAC 1 (M∞ = 2,02; 4,04, -3°≤α≤10°); треугольного крыла с ромбовидным профилем (M∞ = 4,05, α = 10,1°); крыла, аналогичного по форме СПС Ту-144 (M∞ = 2,27, 1,3°≤α≤8.3°). Рассмотренные примеры охватывают режимы течения с дозвуковыми и сверхзвуковыми острыми и притупленными передними кромками. Демонстрируются возможности предсказания аэродинамических характеристик, распределения давления на поверхности, а также газодинамической структуры реализующихся течений. На основе сопоставления с экспериментальными данными и результатами расчетов с использованием уравнений Навье - Стокса анализируются и демонстрируются возможности алгоритма с выделением головного скачка и расчета сквозным методом. Обсуждаются вероятные причины расхождений между расчетными и экспериментальными данными.
Рассматриваются волнолеты, построенные на основе течений за плоскими скачками уплотнения, поверхность сжатия которых описывается с помощью степенных функций и многочленов. Анализируются возможности такого задания поверхностей, и исследуется влияние параметров контура, определяющих форму поперечного сечения, на аэродинамическое качество и интегральные тепловые потоки при заданной температуре тела. Представлены результаты сопоставления оптимальных (по аэродинамическому качеству) конфигураций волнолетов при различных законах описания поверхностей.
Методом прямого моделирования Монте-Карло исследовано осесимметричное истечение одноатомного газа в вакуум от импульсного источника в режиме короткого импульса и диапазоне характерных чисел Кнудсена, при которых в поле течения реализуются переходный и свободномолекулярный режимы течения. В рассмотренной постановке задача является приближенной моделью лазерной абляции твердотельных мишеней в вакууме под действием коротких импульсов умеренной интенсивности. Рассмотрены стадии истечения и разлета соответственно при включенном и выключенном источнике. Основное внимание уделено исследованию структуры течения, пространственно-временной эволюции газодинамических параметров и закономерностей поступательной релаксации.
Продолжено исследование свойств газодинамического тракта сверхзвуковых гетерогенных установок с помощью математической модели, начатое в [1 - 4]. Проанализировано влияние давления продуктов сгорания p00 в форкамере газодинамической установки на кинетическую энергию частиц Wpw , взаимодействующих с поверхностью дна глубокой каверны, образованной в преграде вследствие эрозионного разрушения. Найдены предельные значения давления p*00 , при превышении которых не происходит увеличение значения W*pw для преграды, установленной на фиксированном расстоянии от среза сопла. Найдено критериальное соотношение, связывающее предельный поток кинетической энергии частиц с расстоянием от преграды до среза сопла и безразмерным параметром глубины каверны.
Получено дисперсионное уравнение для скорости роста малых возмущений и рассмотрена одномерная устойчивость различных режимов горения растяженного пламени. В отличие от классической диффузионно-тепловой неустойчивости, которая наблюдается лишь при больших числах Льюиса, описываемый в работе новый тип неустойчивости может иметь место при числах Льюиса, как меньших, так и больших единицы. Показано, что пульсации пламени могут происходить лишь при умеренных значениях градиента скорости и отсутствуют при малых и больших значениях градиента скорости. Получена диаграмма области пульсационной неустойчивости. Аналитические результаты качественно хорошо согласуются с результатами численного моделирования [11] и позволяют объяснить экспериментальные данные [19], полученные в условиях микрогравитации.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
