Экспериментальное исследование нелинейного развития контролируемых возмущений в сверхзвуковом пограничном слое

• Автор: Ермолаев, Юрий Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 198 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень основных обозначений
Введение
Глава 1. Обзор исследований устойчивости сверхзвукового пограничного слоя
1.1. Основные результаты теории гидродинамической устойчивости сжимаемого пограничного слоя
1.2. Об экспериментальных исследованиях устойчивости сверхзвукового пограничного слоя
1.3. Сравнение теоретических и экспериментальных данных по устойчивости сжимаемого пограничного слоя
1.4. Об исследованиях нелинейной устойчивости пограничных слоев
1.5. Выводы по обзору 33 Глава 2. Постановка экспериментов и развитие метода исследования
устойчивости сверхзвукового пограничного слоя 3
2. Г Сверхзвуковая аэродинамическая труба Т-325 и используемая
модель
2.2. Автоматизированная система измерений на Т-325
2.3. О введении контролируемых возмущений в сверхзвуковой пограничный слой
2.4. Частотно-волновой анализ возмущений
2.5. Интерпретация результатов термоанемометрических измерений
по методу диаграмм Коважного
2.5.1. Определение безразмерных значений пульсаций в сверхзвуковом потоке
2.5.2. Измерение уровня естественных пульсаций в рабочей
части Т-325 при М=2
2.5.3. О результатах измерения уровня пульсаций в контролируемых условиях при М=2

2.6. Об измерении профиля средней скорости сверхзвукового ламинарного пограничного слоя
2.7. Выводы по главе 2 86 Глава 3. Переход в сверхзвуковом пограничном слое при субгармоническом
взаимодействии контролируемых возмущений
3 .1. Особенности перехода в сверхзвуковом пограничном слое
при естественных пульсациях
3.2. Характерные особенности слабонелинейного взаимодействия волн неустойчивости
3.3. Влияние начального соотношения амплитуд основных и субгармонических возмущений на характер нелинейного усиления
3.4. Основные результаты слабонелинейной эволюции возмущений в сверхзвуковом пограничном слое
Глава 4. Особенности нелинейного развития возмущений при больших
начальных амплитудах контролируемых пульсаций
4.1. Условия экспериментов
4.2. Эволюция нестационарных возмущений большой амплитуды
в сверхзвуковом пограничном слое
4.3. Особенности развития стационарных возмущений
4.4. Основные результаты главы
Заключение
Литература
Приложение

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ М - число Маха,
х, у, г - продольная, нормальная и поперечная координаты, а=аг+іаі - комплексное волновое число в продольном направлении, аг - реальная часть а, определяемая через длину волны возмущений Л, с&і - степень нарастания волн Толлмина-Шлихтинга,
/3 - вещественное волновое число в поперечном направлении;
1] - средняя скорость потока,
п 2;г/ Ж
С =-----------фазовая скорость распространения возмущения,
а и г оо
Не;-~игх/кг, - единичное число Рейнольдса,
Т - абсолютная температура, температура потока,
!•' 2т^/(Кеги,^) - безразмерный частотный параметр,
/- размерная частота,
Ь - толщина затупления передней кромки пластины,
6 - толщина пограничного слоя,
І{е=(х-Ке/)і/2 - число Рейнольдса, определенное по продольной координате, X - угол наклона собственных волн в пограничном слое,
Е - напряжение в диагонали моста термоанемометра,
е' - пульсационная составляющая напряжения на выходе термоанемометра, А/да - комплексная Фурье-компоненга возмущений,
А/)Ъх: пюсі((ікі) - амплитуда Фурье-компоненты возмущений,
Ч'/ра -=агу(Агр„) - фаза Фурье-компоненты возмущений,
/ - длина нити датчика термоанемометра, а№ - перегрев нити датчика,
(і - диаметр нити датчика,
О - безразмерная чувствительность датчика к пульсациям температуры торможения,

Глава 2. ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ И РАЗВИТИЕ МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СВЕРХЗВУКОВОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ
За последние два десятилетия методика введения в сжимаемый поток контролируемых возмущений, разработанная авторами /23/, является основным инструментом в изучении явлений, приводящих к разрушению ламинарного течения. Эта методика широко применяется в исследованиях устойчивости сверхзвукового и гиперзвукового пограничного слоя на моделях разной конфигурации/например: 115, 182-185/.
В данной главе описывается постановка экспериментов, используемое оборудование, автоматизация измерений, спектральная обработка экспериментальных данных.
Для сравнения экспериментальных и теоретических результатов на линейной стадии ламинарно-турбулентного перехода не обязательно определять количественно уровень возмущений. Однако при слабонелинейном взаимодействии волн неустойчивости (например: субгармонический резонанс) величина амплитуды возмущений является параметром нелинейного усиления флуктуаций и, следовательно, становится важным фактором, который надо учитывать при сравнении с теоретическими результатами. Поэтому в данной главе рассматривается применение методики разделения пульсаций Коважного для определения количественного уровня пульсаций по измерениям с помощью ШС.
2.1. Сверхзвуковая аэродинамическая труба Т-325 и используемая модель
Эксперименты проводились в сверхзвуковой аэродинамической трубе ИТПМ СО РАН Т-325 при числе Маха набегающего потока М=2,0. Аэродинамическая труба Т-325 является установкой периодического действия с пониженной степенью турбулентности потока в рабочей части.