Экспериментальное исследование продольных структур и их неустойчивости на скользящем крыле

• Автор: Сова, Василий Александрович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 156 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава 1. История и состояние исследуемого вопроса
1.1. Пограничный слой, устойчивость и ламинарно-турбулентный переход
1.2. Роль продольных структур в ламинарно-турбулентном переходе в пограничном слое
1.3. Вторичная неустойчивость пограничных слоев с продольными структурами.
1.4. Продольные структуры и переход на скользящем крыле
1.5. Моделирование
Глава 2. Методика измерений
Глава 3. Исследование ламинарно-турбулентного перехода в естественных условиях
3.1. Введение в проблему
3.2. Методика эксперимента
3.3. Характеристики пограничного слоя
3.4. Стационарные продольные структуры и бегущие возмущения в естественном случае
3.5. Влияние акустического поля на развитие бегущих возмущений
3.6. Выводы из главы
Глава 4. Моделирование продольных структур и исследование ламннарно-турублептного перехода на них
4.1. Введение в проблему и постановка задачи
4.2. Методика экспериментов
4.3. Характеристики среднего течения
4.4. Генерация продольных структур с помощью шероховатостей
4.4 Вторичная неустойчивость продольных структур в пограничном слое скользящего крыла. Воздействие акустическим полем
4.5 Стадия линейного нарастания бегущих волн неустойчивости течения с продольными структурами. Возбуждение бегущих волн локализованным периодическим вдувом-отсосом

4.6 Стадия нелинейного развития бегущих волн неустойчивости течения с продольными структурами Возбуждение бегущих возмущений периодическим
вдувом-отсосом
4.7 Выводы из главы
Глава 5. Моделирование продольных полосчатых структур с по.мощыо вдува через поперечную щель
5.1 Методика измерений
5.2. Генерация продольных структур с помощью вдува
5.3. Исследование развития бегущих возмущений на структурах, сгенерированных вдувом
5.4. Выводы главы
Заключение
Литература
Список публикаций
Приложение

Введение
Актуальность темы Ламинарно-турбулентный переход в трехмерных сдвиговых слоях является одной из наиболее емких и интересных задач. На практике оказывается, что в течениях по многим причинам формируются стационарные структуры, которые существенно меняют характеристики устойчивости исходного течения и могут служить предпосылкой к развитию высокочастотных бегущих возмущений (вторичная неустойчивость). В случае слабовозмущенного внешнего потока, вторичная неустойчивость оказывается доминирующей и может привести к докритическому переходу к турбулентности.
В работах других исследователей хорошо изучен переход в вихрях Гертлера - противовращающихся вихрях. Относительно неплохо изучен вопрос о неустойчивости поперечного течения на скользящем крыле. Известные экспериментальные исследования в какой-то мере освещают вопросы, связанные с ламинарно-турбулентным переходом в таких течениях. Однако до сих пор не все механизмы изучены в полной мере. Имеющиеся данные зачастую противоречивы, что в первую очередь относится к вторичной неустойчивости.
Для более полного понимания процессов, происходящих в пограничном слое, представляется актуальным провести исследования в контролируемых условиях. Исследование направлено на выявление механизмов формирования продольных структур, а также на изучение вторичной неустойчивости. Данные об вторичных волнах получены с точки зрения неустойчивости нового трехмерного течения: пограничного слоя, содержащего стационарные продольные структуры.

3.4. Стационарные продольные структуры и бегущие возмущения в естественном случае.
Ранее уже проводились эксперименты в подобных условиях. Было в частности получено, что в подобных течениях формируются продольные структуры [63]. Как указывалось выше, наличие продольных структур является характерным для достаточно широкого класса течений. В данном случае они являются стационарной модой неустойчивости поперечного течения, которая возникает благодаря присутствию поперечного градиента давления и перегиба в профиле скорости поперечного течения. Собственной функцией такого течения является пара противовращающихся вихрей [36, 80], однако поперечное течение у передней кромки изменяет ее вид. На скользящем крыле продольные структуры обычно возникают вблизи передней кромки, где поперечное течение сильно. Необходимо также отметить, что стационарная мода не является наиболее растущей и выделяется за счет наличия у передней кромки шероховатостей поверхности.
В условиях настоящего исследования визуализация показала наличие продольных структур в пограничном слое. Типичная картина, получавшаяся при визуализации в данном эксперименте, показана на рис 3.3. Черная поверхность - модель, а области белого цвета -быстроиспаряющееся покрытие. На рисунке нанесена метка, дающая , представление ,о поперечном масштабе возникающих продольных структур.
Следующим шагом в эксперименте явилось измерение . . характеристик .потока и исследование процессов в пограничном слое с
помощью термоанемометра.