Исследование нелинейных процессов в гиперзвуковом пограничном слое на структурированных поверхностях

• Автор: Чимытов, Тимур Андреевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Оглавление

Оглавление
Перечень основных обозначений
Введение
Глава 1. Обзор исследований по развитию возмущений в гиперзвуковом пограничном слое на сплошных и структурированных поверхностях моделей
1.1. Линейная стадия развития возмущений в пограничном слое.
Теоретические исследования
1.2. Линейная стадия развития возмущений в пограничном слое.
Экспериментальные исследования
1.3. Нелинейная стадия развития возмущений в пограничном слое.
Теоретические исследования
1.4. Экспериментальные исследования нелинейной стадии ламинарнотурбулентного перехода
1.5. Концепции управления гиперзвуковыми пограничными слоями
1.6. Выводы по обзору
Глава 2. Экспериментальное оборудование и методы обработки данных
2.1. Аэродинамические установки
2.1.1. Гиперзвуковая аэродинамическая труба Т
2.1.2. Гиперзвуковая аэродинамическая труба АТ
2.1.3. Импульсная аэродинамическая труба "Транзит-М"
2.2. Модели
2.3. Измерение средних и пульсационных характеристик потока
2.3.1. Термоанемомтерические измерения
2.3.2. Датчики давления РСВ
2.3.3. Датчики теплового потока ALTP (Atomic Layer ThermoPile)
2.4. Система автоматизации эксперимента
2.5. Методики обработки данных
2.5.1. Измерение степеней роста волн возмущений
2.5.2. Статистический анализ
2.5.3. Биспектральный анализ
2.6. Выводы по главе
Глава 3. Исследование нелинейных процессов в гиперзвуковом пограничном слое на пористых покрытиях
3.1. Термоанемометрические измерения в гиперзвуковом пограничном слое на пористой и сплошной поверхностях острого конуса
3.2. Статистический анализ нелинейных процессов в гиперзвуковом пограничном слое на пористой и сплошной поверхностях конуса
3.3. Биспектральный анализ нелинейных взаимодействий возмущений в гиперзвуковом пограничном слое на пористой и сплошной поверхностях конуса
3.4. Биспектральный анализ нелинейных взаимодействий возмущений в гиперзвуковом пограничном слое на пористой и сплошной поверхностях конуса при различных радиусах притупления носика
3.5. Выводы по главе
Глава 4. Исследование устойчивости пограничного слоя и нелинейных процессов на волнистой поверхности при гиперзвуковых скоростях
4.1. Режимы течения гиперзвукового потока
4.2. Спектры пульсаций, полученные из сигналов датчиков РСВ и ALTP
4.3. Степени роста волн возмущений
4.4. Биспектральный анализ нелинейных взаимодействий возмущений
4.5. Выводы по главе
Заключение
Список Литературы:
Приложение
Перечень основных обозначений

А - амплитуда пульсаций;
- Фурье-амплитуда;
Ыс ~ коэффициент бикогерентности;
ср - коэффициент давления;
сі — диаметр;
Е - напряжение на датчике термоанемометра;
/ - частота;
/н - частота Найквиста;
/, - частота локального максимума в Фурье-спектре сигнала,
соответствующего первой моде возмущений;
/„ - частота локального максимума в Фурье-спектре сигнала,
соответствующего второй моде возмущений;
Е =/°х/(Ке]ие)'/2 - безразмерная частота;
I - плотность теплового потока;
К - коэффициент эсцесса;
/ - длина;
М - число Маха;
Р - давление;
Р0' - давление за прямым скачком;
ц - тепловой поток;
Р - электрическое сопротивление;
г - радиус притупления носика модели;

їіе - число Рейнольдса
Яеі - единичное число Рейнольдса;
8 - коэффициент асимметрии;
Т - температура;
/ - время;

сопротивлением. Испытания показали, что перепад давления на фильтре не превышает 0,03 МПа при давлении в форкамере 4 МПа.
Параметры потока в течение эксперимента поддерживаются на постоянном уровне. Давление в форкамере Р0 измеряется при помощи датчика давления ИПД-89008, обладающего паспортной погрешностью 0,06%. Температура То измеряется с помощью термопары с погрешностью 0,9 %. Остальные характеристики потока определяются по измеренным параметрам в форкамере трубы (Р0, То). Число Маха определяется по известной зависимости MX-J[P0), полученной при исследовании поля течения в рабочей части трубы Т-326 [106]. Число Рейнольдса вычисляется по формуле:
Re РМ'Т
" ~ цШ ’
где R = 287,3, У = 1,4, а статистическая температура и давление в набегающем потоке определятся по адиабатическим соотношениям:
Т = Т0 /(1 + (у-- mJ / 2), Р = р0 кт0 / туКг~'1.
Коэффициент динамической вязкости ц для Т > 100 К определяется из закона Сатерленда: /и = д0(Г/273,15)3/2(379,15/(7Т 106)), ц0 = 1,708*10'5 Н-с/м2. Для Т < 100 К использовался линейный закон вязкости ц = /uWo(T/0), цмо -вязкость при Т = 100 К, рассчитанная по закону Сатерленда.
Установка Т-326 была оснащена трехкомпонентным координатным устройством, которое обеспечиваело точность 0,02 мм при перемещении по координатам х, z и точность 0,01 мм при перемещении по координате у. Для вращения моделей вокруг продольной оси использовался поворотный механизм, который обеспечивал точность поворота 0,1°.
Запись параметров потока осуществлялась при помощи персонального компьютера. Параметры потока в настоящем эксперименте были следующими: давление торможения Д?=106 Па и температура торможения Т0-390 К. В экспериментах использовалось профилированное сопло с