Неустойчивость отрывных течений к коротковолновым и длинноволновым возмущениям

• Автор: Сорокин, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 111 с.

Оглавление
Список обозначений
Введение
Глава
Методика проведения экспериментов
1.1. Аэродинамические установки и экспериментальные модели
1.2. Методики введения искусственных возмущений
1.3. Методика измерений и обработка результатов
Глава
Воздействие локального стационарного возмущения течения на устойчивость оторвавшегося пограничного слоя
2.1. Экспериментальные условия, основные характеристики
течения
2.2. Моделирование волн неустойчивости
2.3. Выводы к главе
Глава
Переход к турбулентности и образование регулярных вихрей в зоне отрыва пограничного слоя
3.1. Экспериментальные условия
3.2. Характеристики среднего течения
3.3. Пульсационные характеристики
3.4. Сравнение экспериментальных данных с результатами
анализа локальной теории устойчивости
3.5. Выводы к главе

Глава
Неустойчивость течения в зоне отрыва ламинарного пограничного
слоя к сходу периодических
4.1. Экспериментальные условия
4.2. Развитие возмущений в отрывной зоне
4.3. Моделирование периодического вихреобразования
4.4. Выводы к главе
Глава
Исследование взаимного влияния волн неустойчивости и
длинноволновых колебаний зоны отрыва
5.1 Экспериментальные условия
5.2 Возбуждение высокочастотных колебаний
5.3 Возбуждение длинноволновых колебаний
5.4 Выводы к главе
Заключение
Литература
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
X, У,2 - декартова система координат, X -расстояние от выступа (уступа) в направлении внешнего потока, 7-нормальная координата с началом отсчета на поверхности моделей за препятствием, Е -расстояние в трансверсальном направлении от плоскости симметрии модели.
к - высота выступа, уступа
/;* - высота выступа с расположенным на нем элементом неровности
л-,. - длина зоны отрыва
АР - показания микроманометра
рв Кг/ з - плотность воздуха

рс кг/ з - плотность спирта

ем/ 2 - ускорение свободного падения
/ сек"
а - угол наклона микроманометра
Е- выходное напряжение моста при скорости и
ит - скорость набегающего потока
ио - скорость внешнего течения
11 - проекция средней скорости на координату х
ИеА = иок/у - число Рейнольдса вычисленное по высоте препятствия
V - кинематическая вязкость
^ - толщина вытеснения
0 - толщина потери импульса
0О - толщины потери импульса в отрывающемся пограничном слое Н = 5,/0 - формпараметр и - вектор пульсаций скорости
- пульсации скорости в направлениях X, У, Z соответственно

измерения проведены на фиксированном расстоянии от поверхности модели, где и)ио& 0.5 в двумерном течении при z= 19 мм. Возмущение, вносимое трехмерным элементом неровности, слабо распространяется в трансверсальном направлении и локализовано в узкой области, с размером по г, сопоставимым с толщиной отрывной зоны.
Неустойчивость отрывающегося ламинарного слоя вызывает усиление его возмущений в направлении потока. При этом в условиях настоящих экспериментов (при выбранной конфигурации модели, числе Рейнольдса, относительной высоте препятствия и уровне внешних возмущений), двумерное течение за выступом поверхности остается ламинарным на всем протяжении отрывной зоны. В следе за трехмерным элементом неровности возмущения нарастают значительно быстрее. Иллюстрацией служит рис.2.3, где приведены распределения вдоль потока интегральной по частотному спектру амплитуды пульсаций скорости, измеренные в максимуме возмущений по нормальной координате в обоих случаях. В области течения, возмущенного элементом неровности, точка перехода, отождествляемая с положением максимума кривой и'(т), расположена при х= 45 мм.
2.2 Моделирование волн неустойчивости.
Устойчивость течения в зоне отрыва далее изучалась при слабом акустическом возбуждении монохроматических возмущений завихренности, что позволило определить количественные характеристики колебаний, нарастающих в оторвавшемся слое. На рис.2.4 изображены пространственные распределения
среднеквадратичной амплитуды пульсаций и, измеренные в узкой
полосе Д/= 4 Гц на частоте возбуждения, лежащей в пределах спектра-