Ермолаев Ю.Г.   Яцких А.А.   Косинов А.Д.   Семенов Н.В.  

Влияние неоднородности течения на развитие волнового пакета в пограничном слое скользящего крыла при числе Маха 2,0

Reporter: Ермолаев Ю.Г.

Влияние неоднородности течения на развитие волнового пакета в пограничном слое скользящего крыла при числе Маха 2,0

Ермолаев Ю.Г.1, Яцких А.А.1, 2, Косинов А.Д.1, 2, Семенов Н.В.1

1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича  СО РАН, 630090, Новосибирск, Россия

2Новосибирский национальный исследовательский государственный  университет, 630090, Новосибирск, Россия

Эксперименты в контролируемых условиях показали, что импульсный вдув или отсос части несжимаемого пограничного слоя приводит к образованию когерентных структур в сдвиговом течении, таких как полосчатые и лямбда-структуры, которые играют важную роль на поздних стадиях ламинарно-турбулентного перехода.
Аналогичная методика импульсного возбуждения волновых пакетов была применена для сверхзвукового потока. В экспериментах на плоской пластине не удалось зафиксировать зарождение турбулентных пятен, однако была детально изучена структура волнового пакета, определены его основные характеристики и выявлены особенности его распространения в сжимаемом потоке. Также экспериментально показано, что реакция сверхзвукового пограничного слоя на импульсное воздействие подобна несжимаемому случаю.
Последующие эксперименты по развитию волнового пакета в сверхзвуковом пограничном слое скользящего крыла показали перспективность этого метода в исследованиях возникновения турбулентности. Оценки наиболее неустойчивых пульсаций волнового пакета показали, что возмущения, вызванные импульсным разрядом, распространяются в пограничном слое скользящего крыла согласно линейной теории гидродинамической устойчивости. Однако данные о развитии волнового пакета в неоднородных течениях при сверхзвуковых скоростях отсутствуют.
Настоящая работа посвящена экспериментальному изучению влияния неоднородности поверхности скользящего крыла на развитие локализованного волнового пакета вниз по потоку пакета пространственном пограничном слое при числе Маха 2,0.
Эксперименты выполнены в малошумной сверхзвуковой аэродинамической трубе Т 325 ИТПМ СО РАН при числе Маха М = 2,0 и единичном числе Рейнольдса Re1 = 6·106 м-1. В экспериментах использовалась модель крыла с чечевицеобразным профилем, которая устанавливалась под нулевым углом атаки. Угол скольжения передней кромки модели составлял 40 градусов. Модель скользящего крыла имела толстый (7,7%) профиль и острую переднюю кромку. Измерения средних и пульсационных характеристик течения проводились с помощью термоанемометра постоянного сопротивления (ТПС).
Искусственный волновой пакет генерировался импульсным тлеющим разрядом на поверхности скользящего крыла. Разряд зажигался между двумя медными электродами, отделенные друг от друга и от модели изолятором. Электроды располагались параллельно набегающему потоку и монтировались заподлицо рабочей поверхности крыла. Для создания неоднородного течения в пограничном слое скользящего крыла использовались периодические наклейки различной формы, которые наносились на рабочую поверхность модели крыла.
Результаты проведенных экспериментов показывают, что использованные элементы неоднородности поверхности вызывали в пограничном слое скользящего крыла примерно одни и те же модуляции среднего течения по амплитуде, уровень которых не превышал 30 % от набегающего потока. Период модуляций течения соответствовал периодичности элементов неоднородности. Неоднородность среднего течения трансформирует волновой пакет. Волновой пакет становится периодичным в трансверсальном направлении. Его сложная структура пропадает. При этом развитие волнового пакета несколько замедляется.


To reports list