Занин Б.Ю.  

Ламинарно-турбулентный переход на крыле в полете и в аэродинамических трубах

В докладе представлен обзор результатов, полученных в экспериментальных исследованиях возникновения турбулентности в пограничном слое на крыле планера в полете и в аэродинамических трубах и опубликованных в работах [1-6]. К моменту начала этих экспериментов в 1980 г. процессы развития возмущений в пограничном слое на крыльях в натурных условиях при дозвуковых скоростях были практически неизвестны. Автор впервые получил данные о том, как происходит переход от ламинарного течения к турбулентному в пограничном слое на крыле в полете при разных уровнях атмосферной турбулентности, в том числе в облаках и на малой высоте. Были выполнены сравнительные исследования обтекания одного и того же крыла в полете и в аэродинамической трубе при одинаковых числах Рейнольдса. Такое сравнение позволило оценить влияние внешних возмущений, различных в полете и в трубе, на характер течения на поверхности крыла.
Летные исследования показали, что переход от ламинарного течения  к турбулентному в пограничном слое на крыле в полете происходит в результате развития волновых колебаний в виде пакета волн неустойчивости, аналогично тому, как это наблюдается при экспериментах в малотурбулентных аэродинамических трубах. При полете в сильно возмущенной атмосфере (в облаках и на малой высоте) пульсации потока на ламинарном участке пограничного слоя увеличиваются, но механизм перехода сохраняется прежний.

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что обнаружено новое физическое явление – самовозбуждение нарастающих колебаний в пограничном слое без внешнего воздействия. Даже если отсутствуют внешние возмущения, все равно происходит нарастание колебаний и переход к турбулентности. Возникновение такого волнового течения не связано с восприимчивостью пограничного слоя к колебаниям в набегающем потоке. Предполагается, что в данном случае имеет место самовозбуждение автоколебаний течения. Возможность появления этого вида колебаний в пограничных слоях описана в теоретических работах М.А. Гольдштика и В.Н. Штерна [7], а также в работах С.А. Гапонова и Н.М. Тереховой [8].

Работа была выполнена по инициативе и под руководством проф. Виктора Владимировича Козлова, которому автор выражает глубокую благодарность.

ЛИТЕРАТУРА
1. Занин Б.Ю., Козлов В.В. Натурные исследования структуры пограничного слоя // Учен. записки ЦАГИ. - 1983. - т.XIV, №6. -  С.109 - 112.
2. Zanin B. Yu. Transition at natural conditions and comparison with the results of wind tunnel studies // The Second IUTAM Symposium on Laminar-Turbulent Transition. (Novosibirsk, 9-13 July 1984). − Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1985, p.541-546.
3. Занин Б.Ю. Переход к турбулентности на крыле в полете и в аэродинамической трубе при одинаковых числах Рейнольдса // Изв. СО АН СССР, Сер. техн. наук. - 1988. - №18, Вып.5. - С. 51 - 53.
4. Zanin B. Yu. Transition of Turbulence on a Wing in Flight and in a Wind Tunnel at the Same Reynolds Numbers // Soviet Journal of Applied Physics, 1989, V.3, No. 2, p. 53-56 (ISSN 0890-2747, Published by SCRIPTA TECHNICA, INC., 1990).
5. Занин Б.Ю. Структура пограничного слоя на нижней поверхности крыла в полете и в аэродинамической трубе // Учен.записки ЦАГИ. - 1991. - Т.XXII, №3. - С. 118 - 122.
6. Занин Б.Ю. Моделирование в аэродинамических трубах натурной структуры течения на крыловых профилях и управление их обтеканием // Автореферат диссертации на соиск. уч. степ. докт. техн. наук.- Новосибирск, 1999. – 30 с.
7. Гольдштик М.А., Штерн В.Н. Гидродинамическая устойчивость и турбулентность. − Новосибирск, Изд-во «Наука», 1977. − 367 стр.
8. Гапонов С.А., Терехова Н.М. Автоколебания, ответвляющиеся от нейтральной кривой в сверхзвуковом пограничном слое при М = 2 // Вестник НГУ. Серия: Физика. −2016.− Т. 11. № 3. С. 5-15.


To reports list