Гапонов С.А.  

Влияние подвода тепла на устойчивость пограничного слоя

Проблема воздействия подвода тепла на устойчивость пограничного слоя напрямую связана со стабильностью пламени в пограничном слое. Действительно, в [1] было показано, что стабильность пламени зависит от плотности газа в первую очередь при пренебрежении вязкостью и теплопроводностью. Эффект состава смеси незначителен. В случае бесконечно тонкого пламени [2] было показано, что стабильность диффузионного пламени зависит от распределения температуры, главным образом, которая зависит от тепловыделения существенно. Поэтому предлагается рассматривать устойчивость пограничного слоя однокомпонентного газа при замене тепловыделения за счет реакций подводом тепла, пропорциональным Aρ ∙ exp (-(y-yf) 2/Δ2). Здесь ρ - плотность, yf, y - расстояние фронта пламени от поверхности пластины и нормальная координата относительно ее поверхности. Параметры А и Δ  были выбраны таким образом, чтобы распределение температуры соответствовало температуре профиля, рассчитанного в [3] для пламени при следующих условиях. Плоская пористая пластина обтекается воздухом, а смесь азота и водорода вдувается через его поры, массовая концентрация последнего составляла 3 процента. Скорость на внешней границе пограничного слоя составляла 5 м/с, а максимум температуры находился на высоте 3,3 мм на расстоянии 0,1 м от переднего края плиты.
В результате исследований было установлено, что максимальная зона стабильного пограничного слоя в случае ввода тепла уменьшается примерно в 3 раза по сравнению с теплоизоляционной плитой без теплового ввода. Диапазон частот усиливающихся возмущений и их степень усиления увеличиваются примерно в 2 раза
В отличие от случая без ввода тепла наиболее растущими являются трехмерные возмущения, то есть теорема Сквайера неверна для пограничного слоя с подводом тепла.
Работа поддерживается РФФИ (грант №  18-01-00070А )

1. Shin D.S. and Ferziger J.H.  Linear stability of the reacting mixing layer, AIAA-90-0268, 1990.
2. Jackson L.  and Grosch C.E. Inviscid spatial stability of a compressible mixing layer. Part 2. The flame sheet model, J. Fhid Mech., 217, 1990, 391-420
3. Volchkov E.P., Lukashov V.V., Terekhov V.V., Hanjalic K. Characterization of the flame blow-off conditions in a laminar boundary layer with hydrogen injection, Combustion and Flame, 160, 2013, 1999–2008.


К списку докладов