О возбуждении и развитии искусственных возмущений в пограничном слое скользящего крыла с шероховатостями при числах маха 2 и 2,5
Скачать 54.38 Kb.
|
О ВОЗБУЖДЕНИИ И РАЗВИТИИ ИСКУССТВЕННЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ СКОЛЬЗЯЩЕГО КРЫЛА С ШЕРОХОВАТОСТЯМИ ПРИ ЧИСЛАХ МАХА 2 И 2,5А.В. ПанинаИнститут теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН 630090, Новосибирск Введение. Экспериментальные исследования механизмов ламинарно-турбулентного перехода сверхзвукового пограничного слоя проводятся более пятидесяти лет [1-3]. В последнее время проблеме перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный уделяется все больше внимания. Для решения задачи ламинаризации необходимо детально выяснить механизм перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный [4]. Общепризнанной является связь перехода к турбулентности с устойчивостью исходного ламинарного течения. Считается, что понимание механизмов развития неустойчивых волн позволит создавать эффективные методы управления переходом. Поэтому результаты теории гидродинамической устойчивости, использующей волновой подход в описании возникновения турбулентности, и экспериментальные исследования развития контролируемых возмущений, особенно важны. Панина А.В., 2014 В [5, 6] изучалось влияние распределенной шероховатости поверхности на устойчивость и переход в сжимаемых пограничных слоях на моделях скользящего крыла. В этих работах показано, что периодическая шероховатость поверхности, расположенная вблизи передней кромки модели скользящего крыла, может, как стабилизировать течение, так и приблизить ламинарно-турбулентный переход к передней кромке. Отмечалось, что стабилизация трехмерного пограничного слоя была вызвана стабилизирующим воздействием распределенной шероховатости на стационарную моду неустойчивости вторичного течения. Принципиальным ограничением ламинаризации течения в пограничном слое с помощью шероховатости поверхности является неустойчивость к волнам Толлмина-Шлихтинга [7]. Очевидно, что обнаружение стабилизирующего эффекта от шероховатости для этой моды может увеличить число Рейнольдса перехода при использовании данного способа управления течением [4]. Целью данной работы являлось исследовать влияние поперечной модуляции среднего течения на порождение и развитие волнового пакета в сверхзвуковом пограничном слое на тонком скользящем крыле. Работа продолжает серию экспериментов, опубликованных ранее в [8]. Постановка экспериментов. Исследования выполнялись в сверхзвуковой аэродинамической трубе Т-325 ИТПМ СО РАН при числах Маха 2 и 2,5. Эксперименты проводились при единичном числе Рейнольдса Re1=5,1106 м-1 для числа Маха 2 и при единичном числе Рейнольдса Re1=5,2106 and 8.7106 м-1 для числа Маха 2,5 с целью получения одинакового числа Рейнольдса в первом случае и одинаковой величины статического давления во втором случае в сравнении с М=2. Для измерений средних и пульсационных характеристик потока использовался термоанемометр постоянного сопротивления (ТПС). Датчики термоанемометра изготавливались из вольфрамовой нити диаметром 10 мкм и длиной 1,6 мм. В работе использовалась модель скользящего крыла с острой передней кромкой и углом скольжения =45°. Источник искусственных возмущений был вмонтирован в модель. Контролируемые пульсации доставлялись в пограничный слой через отверстие диаметром 0,4 мм, и они возбуждались с помощью высокочастотного тлеющего разряда в камере. Измерения пульсаций были синхронизированы с тлеющим разрядом, который зажигался с основной частотой 20 кГц. Электрическая мощность источника контролируемых возмущений была одинаковой во всех экспериментах. Средние и пульсационные характеристики течения были получены после обработки данных, используя стандартную методику. Измерения в поперечном направлении были сделаны при фиксированном расстоянии от поверхности модели и при y/d » const для каждого положения в максимуме пульсаций поперек пограничного слоя. Квадратные наклейки из скотча применялись для создания поперечной модуляции течения в пограничном слое. Размер наклеек был 3 мм 3 мм, и высота – 60 микрон. Положение наклеек на модели показано на рисунке 1,а. Методика обработки данных. В экспериментах измерены осциллограммы пульсаций поперек пограничного слоя при x = 20, 30, 40 и 50 мм. Обработка полученных результатов состояла в определении частотно-волновых спектров контролируемых возмущений. Процедура оценки частотно-волновых спектров контролируемых возмущений соответствовала двумерному Фурье преобразованию по времени t и координате Z:  ,а б   Рис. 1. (а) Постановка экспериментов. (б) Сравнение модуляции среднего течения в поперечном направлении для различных чисел Маха. а б в    Рис. 2. Сравнение амплитудных волновых спектров по β’ в начальном сечении для контролируемых возмущений основной частоты при (а) М=2,0 и Re1=5,1×106 м-1, (б) М=2,5 и Re1=5,2×106 м-1, (в) М=2,5 и Re1=8,7×106 м-1. 1 – гладкое крыло; 2 – крыло с шероховатостями. где ∆t – шаг дискретизации по времени АЦП; ∆zj – шаг дискретизации по поперечной координате; Т – длина реализации по времени;  – мгновенная величина безразмерных пульсаций сигнала с выхода термоанемометра, Q – чувствительность к пульсациям массового расхода, n = 1 мм – масштаб длины для обезразмеривания волновых спектров.Результаты. На рисунке 1,б представлено сравнение искажения среднего течения в следе за шероховатостями для различных чисел Маха. Получено, что при фиксированном статическом давлении шероховатости оказывают одинаковое влияние на среднее течение для М = 2,0 и 2,5. При уменьшении статического давления амплитуда искажения среднего течения уменьшается. На рисунке 2 приведено сравнение амплитудных волновых спектров по β’ в начальном сечении для контролируемых возмущений основной частоты для различных чисел Маха. Обнаружено, что при фиксированной мощности источника возмущений амплитуда волнового пакета основной частоты в поперечно-модулированном пограничном слое на тонком скользящем крыле меньше, по сравнению со случаем гладкой поверхности крыла. Аналогичные результаты получены для субгармонического волнового поезда. Эволюция волнового поезда субгармонической и основной частоты происходит по-разному в пограничном слое на гладком крыле и на крыле с шероховатостями. Выводы. Впервые экспериментально в одних и тех же условиях контролируемого эксперимента получены результаты по порождению и эволюции волнового поезда в пограничном слое тонкого скользящего крыла на модели с шероховатостями при числах Маха 2 и 2.5. Получено, что при числах Маха 2 и 2,5 присутствие шероховатостей существенно влияет на восприимчивость пограничного слоя к контролируемым возмущениям, а также на развитие волнового поезда вниз по потоку. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 13-01-00520, НШ - 2924.2014.1). СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Возбуждение одиночных волновых пакетов в сверхзвуковом пограничном слое К настоящему времени развито большое количество различных методов введения контролируемых возмущений в дозвуковой пограничный слой... |  | Применение ЖидКокристаллических термо-индикаторов для визуализации... Институт Теоретической и Прикладной Механики со ран им. С. А. Христиановича, ул. Институтская 4/1, Новосибирск 630090 |
| Программа дисциплины «Теория возмущений» Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки fillin... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Откройте файл pencils fla из папки Lesson03. На нижнем заблокированном слое нарисованы рыба и три набора из правильных геометрических... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ... | | Реферат по физической культуре Общие требования при проведении занятий по лыжной подготовке При изучение и совершенствование попеременного двухшажного хода следует обратить внимание на силу и скорость отталкивания, что в... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Образовательная: обобщить знания детей о цифрах и числах; сформировать представление о римских числах и цифрах | | Разработка и исследование системы автоматического управления технологическим... Охватывает все возможные виды возмущений возникающие в процессе работы блока фильтров, однако позволяет дать качественную оценку... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины материаловедение в природных и искусственных ландшафтах Дисциплина б в. Од. 9 «Материаловедение в природных и искусственных ландшафтах» является обязательной дисциплиной вариативной части... | | В течении между экцентричными цилиндрами при малых числах рейнольдса Скорость движения тела при этом может составлять несколько мм/с. Такие ползущие течения широко используются во многих технических,... |
| Реферат по математике на тему: «Уравнения с двумя неизвестными в целых числах» Анализ ситуации: Диофантовы уравнения это актуальная в наше время тема, т к решение уравнений, неравенств, задач, сводящихся к решению... | | Реферат по химии на тему: фарфор Фарфор-вид керамики, непроницаемый для воды и газа. В тонком слое просвечивающийся. При лёгком ударе деревянной палочкой издаёт характерный... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Задачи: упражнять детей в преодолении искусственных препятствий. Развивать чувство равновесия при ходьбе по скамейке с перешагиванием... | | Тематическое планирование учебного материала по алгебре и началам анализа 10 класс Обобщить и систематизировать знания о действительных числах; сформировать понятие степени с действительным показателем; научить применять... |
| Конспект урока по лыжной подготовке «Совершенствование скользящего... Физиологические: развитие физических качеств (быстроты, выносливости) и координационных способностей | | О применении искусственных иммунных систем в системах превентивной... Кроме того, в инженерном режиме появляются также возможности определения порядка вычислений при помощи скобок, осуществления побитовых... |
