Экспериментальное исследование нелинейной неустойчивости пограничного слоя на профилях прямого и скользящего крыла и методы управления неустойчивостью

• Автор: Чернорай, Валерий Геннадиевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 340 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Состояние исследуемой проблемы (краткий обзор)
ГЛАВА II. Пространственно - временная термоанемометрическая
визуализация сложных течений (методика и эксперимент)
2.1. Введение
2.2. Методика пространственно - временной термоанемометрической визуализации течения
2.3. Экспериментальное оборудование и процедура измерений
2.4. Результаты экспериментов
2.5. Выводы
ГЛАВА III. Возникновение турбулентности из периодических
возмущений
3.1 Введение
3.2 Экспериментальное оборудование
3.3 Характеристики среднего течения
3.4 Развитие двумерных пространственно-модулированных волн
3.5 Развитие волновых цугов от точечного источника
3.6 Выводы
ГЛАВА IV. Исследование непериодических возмущений и их роль в
порождении турбулентности
4.1 Развитие возмущений в пограничном слое Блазиуса
4.1.1 Введение
4.1.2 Экспериментальное оборудование
4.1.3 Результаты измерений
4.1.4 Выводы
4.2 Развитие возмущений в пограничном слое прямого крыла
4.2.1 Введение
4.2.2 Методика проведения эксперимента
4.2.3 Результаты эксперимента
4.2.4 Заключение
4.2.5 Выводы
4.3 Механизм вторичной неустойчивости А - структур
4.3.1 Введение
4.3.2 Процедура эксперимента
4.3.3 Качественные исследования
4.3.4 Количественные результаты
4.3.5 Взаимодействие периодических Л - структур с высокочастотной волной
4.3.6 Выводы
ГЛАВА V. Вторичная неустойчивость продольных вихрей в
пограничном слое скользящего крыла
5Л. Введение
5.2. Экспериментальная установка и процедура измерений
5.3. Результаты измерений и их обсуждение
5.3.1. Базовое течение
5.3.2. Пакеты стационарной вихревой моды поперечного течения. Естественная вторичная неустойчивость
5.3.3. Вторичная неустойчивость пакетов вихревой моды поперечного течения для Случаев А и As
5.3.4. Вторичная неустойчивость пакета вихревой моды поперечного течения для Случая В
5.3.5. Влияние амплитуды первичного волнового пакета на развитие вторичной неустойчивости (Случай Ar)
5.3.6. Механизмы развития вторичных неустойчивостей
5.4. Выводы
ГЛАВА VI. Исследование развития вторичной неустойчивости
полосчатых структур в пограничных слоях
6.1. Нелинейная синусоидальная и варикозная неустойчивость полосчатых структур в пограничном слое плоской пластины
6.1.1. Введение
6.1.2. Экспериментальная установка и процедура измерений
6.1.3. Поле скорости за элементом шероховатости
6.1.4. Когерентные структуры при нелинейном развитии синусоидальной и варикозной неустойчивости
6.1.5. Выводы
6.2. Исследование варикозной неустойчивости полосчатой структуры в пограничном слое прямого крыла
6.2.1. Введение
6.2.2. Экспериментальное оборудование
6.2.3. Результаты измерений
6.2.4. Выводы
6.3. Исследование варикозной неустойчивости полосчатой структуры в пограничном слое скользящего крыла
6.3.1. Введение
6.3.2. Экспериментальная установка и методика измерений
6.3.3. Характеристики течения в пограничном
слое в отсутствии генерации возмущений
6.3.4. Варикозная неустойчивость полосчатой
структуры под воздействием акустического поля
6.3.5. Выводы
ГЛАВА VII. Управление нелинейной стадией развития
возмущений
7.1 Управление трансформацией А - структуры в
турбулентное пятно с помощью риблет
7.1.1. Введение
7.1.2. Экспериментальная установка и процедура измерений
1.1.3. Результаты измерений
7.1.4. Выводы
7.2 Управление неустойчивостью поперечного течения скользящего крыла с помощью отсоса
7.2.1. Введение
7.2.2. Экспериментальная установка и методика
измерений
7.2.3. Результаты измерений
7.2.4. Выводы
7.3 Влияние риблет на нелинейные возмущения
в пограничном слое
7.3.1. Введение
7.3.2. Экспериментальная установка и процедура измерений
7.3.3. Структура течения на нелинейной стадии синусоидальной и варикозной неустойчивости
полосчатой структуры
7.3.4. Управление нелинейной стадией синусоидальной и варикозной неустойчивости полосчатой
структуры с помощью риблет
7.3.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ I. Разработка и исследование характеристик МЭМС-
датчиков
1.1. Введение
1.2. Принцип работы датчика
1.3. Расчет теплообмена МЭМС-датчика
1.3.1 Потери тепла на излучение
1.3.2 Влияние близкого расположения стенки
1.3.3 Тепловая модель датчика
1.3.4 Конвективный перенос тепла
1.3.5 Дифференциальное уравнение теплообмена
1.3.6 Расчет характеристик датчика
1.4 МЭМС датчик
1.4.1 Конструкция датчика
1.4.2. Изготовление датчика

Следует заметить, что, как видно из рис. 2.5 и 2.6, с ростом угла скольжения модели асимметрия Л- вихрей растет, что приводит к практически полному исчезновению одного из двух противовращающихся вихрей Л- структры при угле скольжения % = 45°.
2.5. Выводы.
В результате экспериментальных исследований, с помощью пространственно - временной термоанемометрической визуализации, процесса К - режима разрушения течения в пограничном слое с неблагоприятным градиентом давления на моделях прямого и скользящего крыльев установлено следующее:
1. Показано, что как и в пограничном слое плоской пластины нелинейная стадия разрушения течения в пограничном слое прямого крыла в области неблагоприятного градиента давления приводит к образованию Л - структур.
2. Установлено, что при угле скольжения крыла х = 30° Л-структуры становятся асимметричными, а при х = 45° от Л - структуры остается лишь один противовращающийся вихрь, что связано с наличием поперечного течения, приводящего к изменению формы трехмерного профиля основной скорости и появлению моды поперечного течения.
3. Обнаружено, что коэффициенты нарастания мод были выше из-за влияния неблагоприятного градиента давления.
4. Показано, что термоанемометрическая визуализация течения позволяет получить дополнительную информацию о пространственно-временной динамике развития возмущений.