Экспериментальное исследование порождения и развития мод нестационарной гёртлеровской неустойчивости пограничного слоя

• Автор: Мищенко, Дмитрий Алексеевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Основные условные обозначения
Введение
Глава I. Предшествующие исследования проблемы гёртлеровской
неустойчивости и постановка задачи
Глава П. Развитие методов экспериментального исследования
гёртлеровской, неустойчивости
2.1. Малотурбулентная аэродинамическая труба
2.2. Экспериментальная реализация течения вдоль вогнутой поверхности
и сравнение с расчётами
2.2.1. Конструкция экспериментальных моделей
2.2.2 Структура потенциального течения и пограничного слоя...;
2.3. Новый подход к исследованию неустойчивости Гёртлера
2.3.1. Квазистационарный-подход
2.3.2. Возбуждение нестационарных гёртлеровских мод с помощью универсального источника
2.3.3 Моделирование неоднородностей поверхности
2.3.4. Оценка протяженности ближнего поля источника и диапазона
применимости линейного анализа
2.4. Порядок проведения измерений и обработки данных
2.4.1. Измерения характеристик гёртлеровской неустойчивости .пограничного слоя ;
2.4.2. Измерение формы неоднородностей поверхности
2.4.3. Определение характеристик восприимчивости течения
2.5. Основные результаты Главы П
Глава Ш. Устойчивость пограничного слоя на вогнутой поверхности к
стационарным и нестационарным вихрям Гёртлера.
Обоснование линейной теории
3.1. Методика измерений
3.1.1. Изученные режимы развития возмущений

3.1.2 Спектры нестационарных гёртлеровских мод
3.1.3 Процедура измерений в потоке
3.1.4 Оценка амплитуд неконтролируемых стационарных вихрей Гёртлера
3.2. Пространственная форма квазистационарных и нестационарных гёртлеровских вихрей
3.2.1 Идентификация вихрей Гёртлера через их собственные функции
3.2.2 Свойства первоначально возбуждаемых возмущений
3.2.3 Профили амплитуд и фаз возмущений по нормали к стенке. Преобладание первой дискретной гёртлеровской моды
3.2.4 Мгновенная форма квазистационарных и нестационарных гёртлеровских вихрей первой моды. Сравнение с расчетами
3.3. Развитие мод гёртлеровской неустойчивости. Верификация теории
3.3.1. Линейность измеряемых характеристик устойчивости
3.3.2. Развитие амплитуд и фаз возмущений вниз по потоку
3.3.3. Фазовые скорости гёртлеровских мод
3.3.4. Скорости нарастания вихрей Гёртлера
3.4. Частотная зависимость диаграмм гёртлеровской неустойчивости .
3.4.1.Верификация диаграмм устойчивости для стационарных и квазистационарных вихрей
3.4.2. Экспериментальная проверка диаграмм устойчивости для существенно нестационарных вихрей Гёртлера
3.5. Основные результаты Главы III
Глава ГУ.Влияние слабонелинейных взаимодействий на развитие
нестационарной гёртлеровской неустойчивости
4.1 Методика эксперимента
4.2 Спектральный состав возбуждаемых мод неустойчивости
4.3 Характеристики мод частотного спектра. Апробация теории
4.3.1 Амплитудная зависимость профилей частотных гармоник
по нормали к стенке
4.3.2 Развитие частотных мод вниз по потоку
4.3.3 Инкременты и фазовые скорости частотных гармоник
4.4 Поведение гармоник частотно-волнового спектра
4.4.1 Развитие нормальных мод вниз по потоку. Сравнение
со слабонелинейной теорией
4.4.2. Инкременты и фазовые скорости частотно-волновых
гармоник
4.5 Основные результаты Г лавы IV
Глава V. Возбуждение мод нестационарной гёртлеровской
неустойчивости неоднородностями поверхности. Коэффициенты восприимчивости
4.1. Методики и режимы измерений
4.2. Неоднородности поверхности и возбуждаемые вихри Гёртлера
5.2.1. Форма вибраций поверхности. Двумерные волновые спектры формы вибраций
5.2.2. Порождаемые в пограничном слое контролируемые возмущения
5.2.3. Эволюция генерируемых возмущений вниз по потоку
5.2.4. Проверка линейности исследуемой задачи восприимчивости
4.3. Начальные и резонансные спектры возмущений. ...................1.46.
5.3.1. Оценка начальных амплитуд и фаз вихрей Гёртлера
5.3.2. Резонансный спектр вибраций..............................1.4.
4.4. Коэффициенты восприимчивости
4.5. Основные результаты Главы V
Заключение и выводы по работе в целом
Апробация работы и список публикаций по теме диссертации
Литература

Источник имел 82 трубочки с шагом 2 мм. Каждая трубочка была соединена 5-метровой пластиковой трубкой с одним из 8 одинаковых динамиков, герметично закрытых крышками, каждая из которых была снабжена 12-ю патрубками для присоединения трубок. Блок динамиков располагался вне рабочей части аэродинамической трубы. В данной работе динамики работали на относительно малых частотах (между 0,5 и 20 Гц) и, в результате, создавали внутри каждой трубки, а значит и внутри щели, возмущения типа вдува/отсоса малой амплитуды (а не акустические волны).
Подаваемый на каждый динамик гармонический сигнал (с определенной частотой, амплитудой и фазой) генерировался одним из восьми каналов электронной части источника возмущений ВС-П, снабженного специальным аналого-цифровым преобразователем (АЦП), совмещенным с усилителем мощности. Каждый канал был способен генерировать свой собственный, независимый сигнал (практически любой желаемой формы), записанный из компьютера в цифровую память источника (ПЗУ), насчитывающий 2048 точек. В настоящем эксперименте, сигналы были синусоидальными. Они формировались с помощью специальной компьютерной программы и периодически проигрывались в процессе генерации возмущений пограничного слоя с частотой, задаваемой внешним генератором.
Возмущения, вводимые в пограничный слой, представляли собой стоячие волны в направлении размаха модели, которые можно представить как суперпозицию двух гармонических волн одной амплитуды и частоты, бегущих в противоположных направлениях вдоль трансверсальной оси г. Схематическое изображение вводимых возмущений показано на рис. 2.1Ъ,с в плоскости (у, £). На рис. 2ЛЪ показана мгновенная форма распределения нормальной стенке компоненты возмущения скорости по размаху модели. Мгновенная структура вихрей Гёртлера, возбуждаемых этим источником в пограничном слое, схематически показана на рис. 2.7с (стрелочками показано