Развитие искусственных волновых пакетов в гиперзвуковом пограничном слое

• Автор: Сидоренко, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Содержание
Перечень основных обозначений
Введение
Глава I. Обзор современного состояния исследований в области устойчивости гиперзвукового пограничного слоя
1.1. Теоретические исследования устойчивости гиперзвукового пограничного
слоя
1.1.1. Линейная теория развития возмущений
1.1.2. Параболизованные уравнения устойчивости
1.1.3. Прямое численное моделирование
1.1.4. Исследования нелинейной стадии развития возмущений
1.1.5. Исследования влияния свойств реального газа на устойчивость пограничного слоя
1.1.6. Влияние притупления передней кромки
1.1.7. Исследования устойчивости пограничного слоя с градиентом давления
1.1.8. Исследования восприимчивости пограничного слоя
1.2. Результаты экспериментальных исследований устойчивости и перехода в гиперзвуковом пограничном слое
1.2.1. Использование аэродинамических труб для исследования устойчивости и перехода гиперзвукового пограничного слоя
1.2.2. Влияние акустического шума на эффективность различных методов управления переходом
1.2.3. Исследования развития возмущений в пограничном слое
1.2.4. Экспериментальное исследование нелинейной фазы развития возмущений ;
1.2.5. Исследование устойчивости пограничного слоя с градиентом давления
1.2.6. Экспериментальное исследование восприимчивости
пограничного слоя
1.2.7. Использование искусственных возмущений для исследования устойчивости и восприимчивости пограничного слоя
1.3. Выводы по обзору

Глава II. Применение метода искусственных волновых пакетов при
гиперзвуковых скоростях потока
2.1. Гиперзвуковая аэродинамическая труба Т
2.2. Применение термоанемометра в гиперзвуковом потоке
2.2.1. Измерение характеристик среднего течения в пограничном слое
2.2.2. Измерение величин пульсаций в пограничном слое
2.3. Метод искусственных волновых пакетов
2.3.1. Источники возмущений
2.3.1.1. Точечный источник
2.3.1.2. Двумерный источник
2.3.2. Методика сбора и обработки экспериментальных данных
2.3.2.1. Система автоматизации эксперимента
2.3.2.2. Определение волновых характеристик возмущений
2.4. Исследования развития искусственных возмущений на плоской пластине
2.5. Выводы
Глава III. Исследование развития возмущений на модели конуса
углом сжатия
3.1. Экспериментальное оборудование
3.1.1. Выбор конфигурации и установка моделей
3.1.2. Экспериментальные модели
3.2. Исследование параметров среднего течения
3.2.1. Распределение статического давления
3.2.2. Измерение профилей давления Ро ’ в пограничном слое
3.2.3. Результаты исследования среднего течения
3.2.4. Исследование распределения тепловых потоков на поверхности модели
3.3. Исследование развития возмущений в пограничном слое
3.3.1. Исследование развития естественных возмущений
3.3.2. Исследование развития искусственных возмущений
3.4. Выводы
Глава IV. Исследование восприимчивости пограничного слоя на передней
кромке плоской пластины
4.1. Акустическое излучение источника возмущений

4.2. Методика проведения экспериментов
4.2.1. Экспериментальное оборудование и модели
4.2.2. Сбор и обработка экспериментальных данных
4.3. Результаты измерений
4.3.1. Исследование полей возмущений в свободном потоке
4.3.2. Течение над пограничным слоем модели
4.3.3. Измерения коэффициентов восприимчивости
4.4. Выводы
Заключение
Литература
Приложение

поперек пограничного слоя имели острый пик для всех исследованных 11с. При М = 2.2 максимум пульсаций располагался при у/8= 0.5 [111], а при М = 5.8 находился на у/8
В работе [4], наряду с изучением развития естественных возмущений на модели плоской пластины (М = 5.8), были использованы контролируемые возмущения, которые генерировались специальным устройством, помещавшимся внутри модели. Это устройство представляло собой сирену, которая осуществляла периодический вдув в пограничный слой через щели на поверхности модели. Таким образом, должны были вводиться возмущения с плоским фронтом. Пульсации в потоке исследовались термоанемометром. Применение метода искусственных возмущений в этой работе позволило обнаружить нижнюю ветвь кривой нейтральной устойчивости, положение которой не удавалось определить в экспериментах на естественных возмущениях из-за высокого уровня шума в АДТ. Хотя в пограничный слой вводились искусственные возмущения, запись сигнала термоанемометра не была синхронизирована с работой источника, поэтому фазовая информация о возмущении терялась. Измерения фактического угла наклона волны не производилась, и непосредственного измерения фазовых скоростей возмущений в работе выполнено не было.
Эксперименты с контролируемыми искусственными возмущениями были продолжены Кендоллом [5], который в своих опытах при М = 4.5 для генерации волн в пограничном слое использовал тлеющий электрический разряд на поверхности модели. Угол наклона плоских волн изменялся за счет изменения положения разрядника (% = 0, 30, 55°), частота вводимых возмущений менялась в пределах 0.9-нЗО кГц. Удалось экспериментально обнаружить наклонные волны первой моды, а также двумерные возмущения второй моды, теоретически предсказанные Маком [16].
Исследования устойчивости сверхзвукового пограничного слоя (М = 2-5-4) при помощи метода искусственных возмущений проводятся в ИТПМ СО РАН, начиная с 1982 года. В экспериментах используется точечный источник возмущений, принцип действия которого основан на искровом электрическом разряде [112 , 103]. Применение точечного источника в сочетании со спектральными методами обработки сигналов позволяет применять этот метод для широкого круга исследований в области устойчивости пограничного слоя. Были выполнены исследования источника возмущений и поля течения в непосредственной близости от него и показано, что