Экспериментальное исследование волновых явлений при ламинарно-турбулентном переходе сверхзвукового пограничного слоя

• Автор: Косинов, Александр Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 331 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень основных обозначений
Введение
Глава 1. Об исследованиях устойчивости и ламинарно-турбулентного перехода в сверхзвуковом пограничном слое
1.1. Развитие теории устойчивости сверхзвукового пограничного слоя
1.1.1. Результаты исследований без учета вязкости
1.1.2. Результаты линейной теории устойчивости плоскопараллельных течений с учетом вязкости
1.1.3. Линейная нелокальная теория
1.1.4. Прямое численное моделирование
1.2. О результатах экспериментальных исследований устойчивости сверхзвукового пограничного слоя
1.3. О сравнении теории и экспериментальных данных
по устойчивости пограничных слоев при М>
1.3.1. Плоская пластина
1.3.2. Сравнение результатов исследований на
плоской пластине и конусе
1.3.3. Влияние затупления носка модели
1.3.4. Острый конус под нулевым углом атаки
1.3.5. Острый конус под углом атаки
1.4. Об исследованиях нелинейной устойчивости
пограничных слоев
1.5. Выводы
Глава 2. Автоматизация экспериментов и метод исследования устойчивости сверхзвукового пограничного слоя при контролируемых возмущениях

2.1. Экспериментальное оборудование
2.2. Источник контролируемых возмущений
2.3. Автоматизация экспериментальных исследований на Т
2.4. Определение безразмерных уровней пульсаций
в сверхзвуковом потоке
2.4.1. Уровень пульсаций в рабочей части Т-325, М
2.4.2. Об определении уровня естественных и контролируемых пульсаций в пограничном слое при М
2.5. Результаты измерений профиля средней скорости ламинарного пограничного слоя
2.6. Частотно-волновой анализ возмущений
2.7. Сравнение аналогового и цифрового способов определения амплитуды и фазы гармонических возмущений
2.8. О местоположении перехода на модели
2.9. Общая характеристика метода исследования устойчивости сверхзвукового пограничного слоя в контролируемых условиях
Глава 3. Исследование линейных волновых процессов в сверхзвуковом пограничном слое
3.1. Исследование поля возмущений вблизи источника
3.1.1. Экспериментальное оборудование и условия экспериментов
3.1.2. Распространение возмущений вверх по потоку
3.2. Влияние числа Маха на характеристики устойчивости трехмерных волн Толлмина-Шлихтинга
3.2.1. Краткое описание экспериментов
3.2.2. Развитие в пространстве гармонического
волнового пакета. М= 2 и
3.2.3. Сравнение с линейной теорией устойчивости
3.3. Результаты спектрально-волнового анализа по аг

3.3.1. Комментарий к амплитудным спектрам по аг
3.4. О линейном развитии возмущений в сверхзвуковом пограничном слое плоской пластины с затуплением передней кромки
3.4.1. Экспериментальное оборудование
3.4.2. Средние характеристики течения
3.4.3. Линейное развитие возмущений
3.5. Выводы по экспериментальному исследованию
линейной устойчивости сверхзвукового пограничного слоя
Глава 4. О начальном этапе нелинейного взаимодействия возмущений
4.1. Оборудование и условия экспериментов
4.2. О возбуждении начальных колебаний
4.3. О развитии гармонического волнового пакета и возбуждении субгармоники
4.4. Развитие периодических (многочастотных) возмущений
4.4.1. Условия экспериментов
4.4.2. Эволюция возмущений вниз по потоку
4.4.3. Анализ спектрально-волновых характеристик возмущений
4.4.4. О выполнении условий субгармонического резонанса
4.5. Сравнение с результатами расчетов
4.6. О параметрическом усилении возмущений в сверхзвуковом пограничном слое пластины с затупленным носком
4.7. Заключительные замечания о начальном этапе нелинейного взаимодействия возмущений в сверхзвуковом пограничном слое
Глава 5. Нелинейная эволюция модулированных волновых поездов
5.1. Об амплитудах нелинейно взаимодействующих возмущений
5.1.1. Экспериментальное оборудование и обработка данных

проникали в поток через узкую щель в поверхности пластины. Результаты /17/, полученные для искусственных возмущений, полностью совпали с данными для естественных возмущений. Признано, что попытка создать двумерные возмущения в сверхзвуковом пограничном слое в экспериментах /17/ оказалась неудачной. Определенный ответ на вопрос о причине неудачи могли бы дать амплитудно-фазовые измерения по поперечной координате (что в данных экспериментах соответствовало фронту волны), но такие измерения не проводились.
В /17/ с помощью искусственных возмущений получены экспериментальные оценки “суммарных” фазовых скоростей для разных частот. Они оказались близкими к теоретическим. Сделана также оценка величины фазовой скорости для естественных возмущений непосредственно из показаний термоанемометра без фазовых измерений. Полученные двумя разными способами значения фазовой скорости отличались друг от друга на 3-4%.
Неудача в /17/ при введении в пограничный слой двумерных волн привела авторов к ошибочным выводам. Неверным является вывод /17/ о том, что по крайней мере вплоть до /14=2,2 в пограничном слое плоской пластины наиболее неустойчивы двумерные возмущения. К сожалению, с этой ошибочной позиции делаются и другие выводы работы. Однако основное достоинство /17/ в развитии методического подхода к исследованию устойчивости в пограничном слое при М> 1.
При более высоких скоростях (М= 5,8) развитие искусственных возмущений рассматривалось в /125/. Однако эти результаты признаны неудачными/9, 15/.
Первые надежные экспериментальные данные для контролируемых пульсаций получены в /18/. В этих экспериментах был низкий уровень внешних возмущений, и развитие искусственных пульсаций измерялось с достаточной точностью. Пограничный слой на плоской пластине возмущался с помощью электрического разряда на прямолинейных