Поливанов П.А. Сидоренко А.А.
Подавление электрическим разрядом трансзвукового бафтинга при низких числах Рейнольдса.
Reporter: Поливанов П.А.
Использование ламинарных профилей в трансзвуковом потоке может улучшить характеристики турбореактивных компрессоров и снизить аэродинамическое сопротивление самолета. Для трансзвуковых течений характерно возникновение ударных волн. Взаимодействие ударной волны с ламинарным пограничным слоем может привести к отрыву потока. При определенных режимах обтекания возникают сильные нестационарные процессы в области отрыва (в том числе трансзвуковой бафтинг). Известно, что турбулентный пограничный слой лучше сопротивляются отрыву потока по сравнению с ламинарным. Увеличение уровня возмущений в набегающем ламинарном пограничном слое будет способствовать более раннему ламинарно-турбулентному переходу в отрывном пузыре, что должно способствовать уменьшению размера ламинарного отрыва и подавлению нестационарных режимов осцилляций ударной волны. Целью этой работы является подавление режима трансзвукового бафтинга на ламинаризированном профиле путем внесения возмущений в набегающий пограничный слой электрическим разрядом.
Эксперименты были выполнены на ламинаризированном трансзвуковом профиле (см. рис.) в установке Т-325 ИТПМ СО РАН с использование трансзвуковых вставок позволяющих регулировать числа Маха в диапазоне 0.55-0.72. Хорда профиля равнялась 70 мм. Исследования были выполнены при температуре T0 = 293 К и давлении торможения P0 = 50 и 70 кПа. В качестве основной методики измерений использовалась Шлирен визуализация течения скоростной камерой. Модели изготавливались из пластика PEEK, что упрощало монтаж плазменного актуатора. В экспериментах использовался контрагированный диэлектрический барьерный разряд (КДБР). Его отличие от классического ДБР разряда заключается в добавлении дополнительных металлических островков, которые позволяют зафиксировать положение стримеров. Кроме того, варьирование электрической емкости этих металлических островков (их длины и ширины) позволяет менять ток в плазме.
Пример результатов экспериментов можно увидеть на рисунке. Хорошо видно, что включение разряда смещает финальный прямой скачек уплотнения вниз по потоку. Это связано с подавлением ламинарной отрывной зоны, что можно увидеть как уменьшение протяженности белой пристеночной линии на шлирен-изображениях, соответствующей ламинарному сдвиговому слою к поверхности крыла.
В ходе этих экспериментов использовалась мощность электрического разрядника, которая не приводила к возникновению турбулентных пятен сразу за плазменным актуатором. Возмущения, генерируемые разрядом, имели слабую интенсивность и не детектировались непосредственно на теневой визуализации. Включение разряда приводило к существенному уменьшению размера ламинарного отрывного течения и подавлению трансзвукового бафтинга. Было получено, что варьирование мощности плазменного актуатора и количество разрядников слабо влияло на эффект подавления отрывной зоны. Причиной этого возможно является большие коэффициенты роста возмущений в зоне неблагоприятного градиента давления.
Работа была поддержана грантом РНФ 18-19-00547.
To reports list