Исследование нелинейных механизмов начальной стадии ламинарно-турбулентного перехода гиперзвукового пограничного слоя

• Автор: Бунтин, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Глава I. Обзор современного состояния исследований в области устойчивости гиперзвукового пограничного слоя
1.1 Теоретические исследования устойчивости гиперзвукового
пограничного слоя
1.1.1 Линейная теория развития возмущений
1.1.2 Учет непараллельное течения
1.1.3 Прямое численное моделирование
1.1.4 Исследование нелинейной стадии развития возмущений
1.1.5 Влияние притупления передней кромки
1.2 Результаты экспериментальных исследований устойчивости в
гиперзвуковом пограничном слое
1.2.1 Исследования развития возмущений в пограничном слое
1.2.2 Исследования нелинейной стадии развития возмущений
1.3 Выводы по обзору
Глава II. Экспериментальное оборудование и методика цифровой
обработки данных
2.1 Аэродинамические трубы
2.1.1 Гиперзвуковая аэродинамическая труба Т
2.1.2 Гиперзвуковая аэродинамическая труба АТ
2.1.3 Сверхзвуковая аэродинамическая труба 8¥К
2.2 Экспериментальные модели и оборудование
2.2.1 Модели
2.2.2 Термоанемометр
2.2.3 Измерение характеристик среднего течения и величин пульсаций в пограничном слое
2.2.4 Датчики АЬТР
2.3 Методика сбора и обработки экспериментальных данных
2.3.1 Система автоматизации эксперимента

2.3.2 Определение волновых характеристик возмущений
2.3.3 Статистический и биспектральный анализ данных
2.4 Выводы по главе II
Глава III. Исследование линейной стадии ламинарно-турбулентного перехода на конусах при гиперзвуковых скоростях
3.1 Положение ламинарно-турбулентного перехода
3.2 Развитие естественных возмущений
3.2.1 Средние характеристики пограничного слоя
3.2.2 Спектры пульсаций в пограничном слое
3.2.3 Степени нарастания волн возмущений
3.3 Искусственные возмущения
3.4 Выводы по главе III
Глава IV. Исследование нелинейной стадии ламинарно-турбулентного
перехода на остром конусе при гиперзвуковых скоростях
4.1 Развитие нелинейных взаимодействий в слое максимальных пульсаций
4.2 Нелинейные взаимодействия во всей области пограничного слоя
4.3 Сравнение нелинейных процессов с введением искусственных возмущений и без них
4.4 Выводы по главе IV
Глава V. Применение датчиков ALTP для исследования пульсационных
характеристик пограничного слоя
5.1 Измерение тепловых потоков
5.2 Пульсационные измерения датчиками ALTP
5.2.1 Амплитудно-частотная характеристика датчиков ALTP
5.2.2 Эксперименты в аэродинамической трубе Т
5.2.3 Эксперименты в аэродинамической трубе АТ
5.4 Выводы по главе V
Заключение
Литература

Перечень основных обозначений
А - амплитуда пульсаций;
Аг - Фурье-амплитуда;
bic - коэффициент бикогерентности;
Ср - теплоемкость;
С - фазовая скорость, электрическая ёмкость;
Сх - продольная фазовая скорость;
Е - напряжение на датчике термоанемометра;
/ - частота;
fy - частота Найквиста;
/ - частота локального максимума в Фурье-спектре сигнала, соответствующего
первой моде возмущений;
/// - частота локального максимума в Фурье-спектре сигнала, соответствующего
второй моде возмущений; fn - частота искусственно вводимых возмущений, частота основной волны;
F= 2nfl(RsUe) - безразмерная частота;
I - плотность теплового потока;
К - коэффициент эсцесса; •
М - число Маха;
Р - давление;
Ро' - давление за прямым скачком;
Рг - число Прандтля;
q - тепловой поток;
R - электрическое сопротивление;
R„ - радиус притупления носика модели;

Re - число Рейнольдса
Rej - единичное число Рейнольдса;
Ren - число Рейнольдса, вычисленное по радиусу затупления;
Ren - число Рейнольдса перехода;
г - электрическое сопротивление;
S - коэффициент асснметрии;
Т - температура;
I - время;

115.0 95.64 79
66.13 54 99 45
38.03 31.62 26.30 21.87 18.18 15.12 12.57 10.46 8695 7

I I 1__I_I I I_1—
О 100 200 300
Ь кГц
Рис. 3. 11. Распределение спектров пульсаций в слое максимальных пульсаций вдоль
образующей конуса.