Экспериментальные исследования влияния риблет на ламинаторно-турбулентный переход тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

ИНСТИТУТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКИ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

На правах рукописи

Титарснко Сергей Владимирович

УДК 532.526.3

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ РИБЛЕТ НА ЛАМИИАРНО-ТУРБУЛЕНТНЫЙ ПЕРЕХОД

01.02.05 - механика жидкости,газа и плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск 1995

Работа выполнена в Институте теоретической и прикладной механики Сибирского Отделения РАН

Научные руководители: доктор физико-математических наук,

профессор В.В. Козлов;

кандидат физико-математических наук Г.Р. Грек.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

профессор, В.Я.Левченко доктор физико математических наук, О.Н. Кашинский

Ведущая организация: ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского.

Защита состоится "_____"____________ 1995 г. в___часов на

заседании специализированного совета К. 003.22.01 по присуждению ученой степени кандидата наук в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН по адресу: 630090, Новосибирск, 90, ул. Институтская, 4/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИТПМ СО РАН.

Автореферат разослан "___"_________ 1995 г.

Ученый секретарь

специализированного совета I

доктор физико-математических наук 1Ш. Корнилов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема изучения ламинарно-турбулентного перехода пограничного слоя является важной задачей аэрогидродинамики. Практическая важность задачи о переходе связана с необходимостью управления состоянием пограничного слоя с целью снижения сопротивления летательных аппаратов и правильного расчета их аэродинамических характеристик. В последние два десятилетия большое внимание как средству управления пограничным слоем отводится так называемым риблегам - продольному оребрению поверхности. Будучи достаточно простыми по конструкции и не требующими дополнительных затрат энергии при работе, эти устройства способны обеспечивать снижение сопротивления трения турбулентного пограничного слоя.

Несмотря на большой объем эмпирического материала по риблетам, до сих пор не существует однозначного понимания физических процессов, отвечающих за способность риблет к снижению трения. На данном этапе исследований становится очевидным, что дальнейший прогресс не возможен без понимания механизмов действия этих устройств. К тому же наблюдается практически полное отсутствие данных, которые характеризовали бы эффективность риблет в ламинарных и переходных течениях. Лишь в последние несколько лет появился ряд теоретических и экспериментальных работ, посвященных изучению ламииарно-турбулентного перехода на оребренных поверхностях, в которых показано, что при обтекании таких поверхностей скорость усиления возмущений в пограничном слое равна скорости нарастания возмущений над гладкой поверхностью. В этом случае начало перехода на гладкой и оребренной поверхностях совпадают. Вместе с тем эксперименты, проведенные в сходных условиях при повышенной степени турбулентности набегающего потока, показали, что риблеты затягивают ламинарно-турбулентный переход. Кроме того, тот факт, что эксперименты на различных установках дают разные результаты по эффективности влияния риблет на поверхностное трение, свидетельствует о необходимости проведения экспериментов в

контролируемых условиях, что подразумевает моделирование явления в неких упрощенных, легко поддающихся воспроизведению ситуациях. К таким ситуациям можно отнести различные стадии ламинарно-турбулентного перехода в пограничном слое, формирующемся при наличии риблет.

Цель работ 1,т - используя методы моделирования, а именно, способы введения двумерных и трехмерных вихревых возмущений в ламинарный пограничный слой, исследовать влияние оребрения поверхности на процесс развития двумерных волн Толлмина-Шлихтинга (Т-Ш), т. е. изучить влияние риблет на начальную стадию развития ламинарно-турбулентного перехода. Исследовать воздействие оребрения поверхности на нелинейную стадию развития возмущений (лямбда-структуры в К-режиме перехода). Изучить влияние оребрения поверхности на характеристики течения в следе за одиночной шероховатостью, т.е. смоделировать влияние риблет на трехмерные возмущения воздействием на структуры в вихревой дорожке за неоднородностью. Рассмотреть влияние оребрения на лямбда-вихрь, моделируя последний локализованным возмущением, генерируемым методом вдува-отсоса. Исследовать воздействие риблет на стационарно возмущенный трехмерный пограничный слой и развивающиеся в нем высокочастотные бегущие возмущения.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:

1. Впервые рассмотрено влияние риблет на развитие двумерных волн Т-Ш, а именно, изучена зависимость коэффициентов нарастания водны от таких параметров оребрения, как ориентация риблет относительно вектора скорости набегающего потока потока и высот их поднятия над поверхностью.

2. Впервые изучено воздействие оребрения поверхности на лямбда-структуры в К-режиме ламинарно-турбулентного перехода.

3. Впервые исследован процесс эволюции локализованных возмущений в пограничном слое, возникающих в следе за неоднородностью над оребрспной поверхностью и рассмотрено влияние риблет на характеристики течения в следе за одиночной шероховатостью.

А. Впервые рассмотрено влияние риблет на переход, вызываемый неоднородностью, порождаемой методом вдува-отсоса и исследован процесс эволюции локализованных возмущений в пограничном слое, формирующемся над оребренной поверхностью.

5. Впервые изучен вопрос о возможности использования риблет для управления переходом п условиях сильной поперечной модуляции пограничного слоя, исследовано их влияние ¡га нарастание квазистационарных продольных вихревых возмущений и воздействие на эволюцию высокочастотных бегущих волн.

Достоверность полученных экспериментальных результатов подтверждается путем применения апробированных методик для генерации возмущений и изучения их развития в ламинарном пограничном слое (двумерные волны Т-Ш; локальные возмущения, генерируемые вдувом-отсосом; вихревая дорожка за одиночной неоднородностью), а также методов измерений их характеристик.

Научная и практическая ценность. Подход, разработанный в данной работе, в котором воздействие оребрения поверхности на ламинарно-турбулентный переход моделируется влиянием риблет на различные стадии (и тины возмущений, соответствующие им) перехода к турбулентности, впервые позволил получить данные о механизмах данного процесса и может быть использован в дальнейших исследованиях. Экспериментальные данные, полученные в работе, могут быть использованы для апробации развиваемых методов теоретических и численных расчетов по влиянию риблет на ламинарно-турбулентный переход и на снижение сопротивления трения.

Результаты исследований влияния оребрения поверхности на ламинарно-турбулентный переход позволяют дать рекомендации по применению риблет для снижения сопротивления трения.

На защиту выносятся:

- методика и устройства для исследования влияния риблет на развитие возмущений в пограничном слое;

результаты экспериментальных исследований процесса управления развитием волн Т-Ш с помощью оребрения поверхности модели;

- данные экспериментальных исследований по управлению развитием ламинарно-турбулентного перехода в следе (вихревой дорожке) за одиночным элементом шероховатости при применении риблет;

- результаты экспериментальных исследований процесса управления развитием Л-структур в K-режиме ламинарно-турбулентного перехода с помощью оребрения поверхности модели;

- данные экспериментальных исследований процесса управления развитием локализованного в пространстве возмущения (трехмерного волнового пакета), генерируемого методом вдувом-отсоса, на основе использования риблет;

- результаты экспериментальных исследований процесса управления развитием продольных стационарных вихрей (типа вихрей Тейлора-Гертлера) и развивающихся на них высокочастотных бегущих возмущений, на основе использования оребрения поверхности модели.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертации докладывались на семинарах ИТПМ СО РАН и представлялись на Международном семинаре МГУ "Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости" (г.Зеленоград, 1994 г.), на 8-ом Европейском совещании по снижению сопротивления трения (Lausanne, Switzerlaad, 1993), на 9-ом Европейском совещании по снижению сопротивления трения (Napoli, Italy, 1995), на 2-ом Сибирском семинаре "Устойчивость гомогенных и гетерогенных жидкостей" (Новосибирск, 1995 г.) и опубликованы в 11 работах, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертации состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 109 наименований. Полный объем 160 страниц, в том числе 63 страницы рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во впелении обоснована актуальность темы, сформулирована цель исследования и указаны основные положения, которые выносятся на защиту, а также кратко изложено содержание диссертации.

[3 первой главе содержится общая характеристика проблемы и обзор основных работ, посвященных исследованиям влияния риблет на ламинарно-турбулептный переход в соответствии с темой диссертационной работы. Рассматривается возникновение проблемы перехода §1.1, теория гидродинамической устойчивости §1.2, ее экспериментальное подтверждение, описываются основные этапы перехода §1.3. Анализируются основные методы управления развитием ламинарно-турбулентного перехода §1.4. Затрагивается проблема терминологии, возникающая при рассмотрении возмущений, характеризующих различные стадии перехода к турбулентности. Приводится большое количество работ, посвященных исследованию влияния риблет на сопротивление трения, в которых используются как модельные эксперименты с различной геометрией течения и поверхности моделей, так и всевозможные натурные испытания. Из обзора вытекает необходимость и постановка задачи об экспериментальном исследовании влияния риблет на ламинарно-турбулетный переход методом моделирования влияния риблет на различные его стадии и соответствующие им типы возмущений.

Во второй главе описывается экспериментальная установка (малотурбулентная аэродинамическая труба Т-324 со степенью турбулентности потока не выше 0,04 %), используемая модель, параметры исследованных риблет (в основном были использованы риблеты треугольной формы высотой 1,2(0,75) мм и основанием 1,5(1,0) мм соответственно), условия проведения экспериментов. Рассматривается методика и аппаратура, которые были применены для ввода и синхронизации возмущений.

Третья глава посвящена исследованиям влиянии оребрения поверхности модели на развитие волн Т-Ш, а именно, рассмотрению факторов, определяющих воздействие риблет на данный тин возмущений (ориентация риблет относительно вектора скорости набегающего потока,

высота поднятия риблет над плоской пластиной, искажение пограничного слоя передней кромкой риблет). Скорость потока в этих экспериментах составляла 8,2 м/с, возмущения вводились ленточкой, расположенной на расстоянии 130 мм от носика пластины, на которую подавался сигнал частотой 102 Гц. Риблеты выполнены в виде металлического вкладыша с оребренным участком диаметром 160 мм, установленным на расстоянии 230 мм от носика пластины и позволяющим изменять высоту поднятия над поверхностью пластины. Измеренные коэффициенты нарастания волны Т-Ш вниз по потоку на плоской пластине при различной ориентации риблет относительно потока и при отличающейся высоте риблет над пластиной показали, что применение риблет во всех рассмотренных случаях приводит к увеличению коэффициентов нарастания волны Т-Ш (Рис. 1). Это влияние более сильное, если риблеты ориентированы вдоль по потоку. Показанная на Рис.2 форма профилей средней скорости при X = 300 мм при наличии риблет, ориентированных как вдоль, так и поперек потока, а так же для случая с гладкой пластиной совпадают по форме. Это говорит о том, что влияние оребренин поверхности на волну Т-Ш не связано с изменением формы профиля средней скорости течения в пограничном слое, а, по-видимому, связаны с изменением граничных условий вблизи стенки. Аналогичные результаты наблюдаются и для выступающего вкладыша.

В четвертой главе изучается влияние оребрения поверхности модели на ламинарно-турбулентный переход в следе (вихревой дорожке) за одиночным элементом шероховатости. Скорость набегающего потока составляла и» = 5,4 м/с, вкладыш с риблетами размером 285 мм на 285 мм в плане и высотой 1,25 мм устанавливались на расстоянии 230 мм от носика пластины, шероховатость представляла собой фрагмент самолётной заклёпки диаметром 3 мм и высотой 1,5 мм, расположенной в 215 мм от носика пластины. Для изучения распространения вихревой структуры по продольной координате X использовалась развёртка сигнала термоанемометра по времени. Получение сфазироваиного сигнала вихревых возмущений осуществлялось синхронизацией акустическим

полем, создаваемым помещённым в ноток ниже пластины по течению громкоговорителем. На Рис.3 представленные топограммы пульсационной составляющей скорости потока сечений в плоскости ХУ на оси симметрии вихревой дорожки при Х= 335 мм для случая с риблетами (а) и без них (б). Они показывают, что на пластине без риблет высота следа не просто в два раза выше, чем в случае пластины с риблетами, а появляется вторая дорожка поверх первичной, что видно по одинаковым фрагментам на верхней и нижней дорожках. Это свидетельствует о рождении вторичных лямбда-вихрей, из которых состоит дорожка, в голове первичного вихря. Эти данные говорят так же о подавлении риблетами указанного выше механизма генерации вторичных вихрей в следе за одиночной шероховатостью. На Рис..4. приведены осциллограммы сигналов и их амплитудные спектры в случаях пластины с риблетами (а) и без них (б) в одной и той же точке пространства (Х=420 мм, У=0,5 мм, УМ) мм). Из представленных данных видно, что амплитуда пульсаций возмущений потока в случае применения риблет на порядок меньше амплитуды возмущений, распространяющихся вдоль гладкой пластины без риблет, и спектр сигнала над риблетами носит детерминированный характер в отличие от турбулентного спектра пульсаций над гладкой пластиной. Это свидетельствует о затягивании риблетами перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный в следе за одиночной неоднородностью.

В пятой главе описаны эксперименты по изучению влияния как оребрсиия поверхности модели на развитие А-структур в К-режиме ламннарно-турбулентного перехода, так и локализованного возмущения (трехмерного волнопого пакета, моделирующего А-структуру), генерируемого методом вдува-отсоса. Генерация А-структур и К-режиме ламиларно-турбулентпоп) перехода осуществлялась с помощью ввода вибрирующей ленточкой волн Т-Ш и последующей их трансформацией в А-структуры. Результаты качественных измерений представлены набором осциллограмм для различных экспериментальных ситуаций (Рис.5). Видно интенсивное влияние оребрения поверхности на процесс

развития близко расположенных друг от друга Л-структур. Если на гладкой поверхности, вкладыше с риблетами поперёк потока мы наблюдаем практически турбулентный характер течения, то при установке вкладыша с риблетами вдоль потока интенсивность пульсаций резко надает и возмущения принимают детерминированный характер развития на начальных стадиях нелинейного процесса.

Локализованное возмущение (трехмерный волновой пакет, моделирующий Л-структуру) вводилось в пограничный слой через узкую профилированную щель, расположенную на расстоянии 200 мм от носика пластины, с помощью громкоговорителя, герметичная полость которого соединялась со щелью. На динамический громкоговоритель подавался электрический сигнал в виде прямоугольных импульсов частотой 0,5-1 Гц с генератора. Скорость набегающего потока составляла 1/00=8,2 м/с. Использован вкладыш с треугольными риблетами размером 285 х 285 мм2 в плане, установленный на расстоянии 225 мм от носика пластины. Для получения пространственной картины распределения пульсаций скорости, в области распространения Л-вихря, измерения проводились в плоскости ЪУ с равным шагом по каждой координате, а координата X заменялась разверткой сигнала по времени. На Рис.6 представлена поверхность равного уровня пульсационной составляющей скорости (и'/11оо=0,05 м/с) в случае распространения вихря над риблетами (а), и в случае распространения вихря над гладкой пластиной (б) при Х=420 мм. Видно, что в случае гладкой пластины первичный вихрь порождает еще два вторичных вихря трансверсально направлению потока, образовавшихся симметрично в области "ног" первичного вихря. Кроме того, данные, представленные на Рис.7, где изображены топограммы сечений ноля пульсационной составляющей скорости плоскостью ХУ при постоянном значении координаты Ъ, показывают, что в случае распространения лямбда-вихря вдоль пластины без риблет над головой первичного лямбда-вихря генерируется "голова" вторичного вихря. На той же координате в случае пластины с риблетами рождение вторичного вихря в "голове" первичного не наблюдается. Кроме того "голова" вторичного вихря, расположенная над "головой" первичного,

выносится за внешнюю границу пограничного слоя (толщина вытеснения пограничного слоя была равна 3 мм в этой координате), что приводит к растяжению и сносу вторичного вихря вниз по потоку. В процессе такой эволюции вторичный вихрь, порожденный первичным, начинает сам способствовать образованию новых "дочерних" вихревых структур впереди себя. Этот механизмы генерации вторичных вихрей в "ногах" и "голове" первичного, как видно из Рис.7, подавляются при установке риблет.

Измеренные профили средней скорости для этого случая, близки к профилю Блазиусу и на риблетах совпадают с аналогичными профилями для гладкой поверхности, но сдвинуты в глубину от поверхности риблет на 0,5 мм, что указывает на отсутствие влияния средних характеристик течения в пограничном слое над риблетами на процесс развития Л-структур в К-режиме ламинарно-турбулентного перехода и локализованного возмущения (трехмерного волнового пакета), генерируемого методом вдува-отсоса. Из представленных данных видно, что риблеты затягивают переход и подавляют трехмерные нелинейные возмущения такие, как Л-структуры в К-режиме перехода и локализованное возмущение (трехмерный волновой пакет), генерируемое методом вдува-отсоса.

В пгестой главе моделируется влияние риблет на "ноги" лямбда-вихря путем изучения развития продольных стащюнарных вихрей (типа вихрей Тейлора-Гертлера) и развивающихся на них высокочастотных бегущих возмущений над оребренной поверхностью. Эти вихри в пограничном слое возникали за элементами шероховатости, которые представляли собой 14 шлифованных параллелепипедов, выполненных из стали со сторонами 1,8 мм , 2 мм и 10 мм, расположенными па расстоянии 10 мм друг от друга симметрично продольной оси симметрии пластины в 275 мм от носика пластины и находящимися внутри пограничного слоя (толщина пограничного слоя в данном сечении была равна 8 = 5 х X/Rex0*5 » 3,5 мм). Риблетный вкладыш с размером 150 х 150 мм2 в плане и высотой 1,2 мм устанавливался на расстоянии 310 мм от носика пластины. При обтекании потоком элементов шероховатости в

пограничном слое генерируемые вихри трансформируют плоский ламинарный пограничный слой в трехмерный, модулированный в трансверсальном направлении. Расположенный ниже но потоку громкоговоритель, создавал внешнее акустическое поле. Трансформация акустических возмущений в собственные вихревые возмущения пограничного слоя на его локальных неоднородиостях приводила к генерации бегущих высокочастотных волн на указанных выше вихрях. Скорость набегающею потока составляла иоо=9 м/с.

Как видно из результатов измерений на Рис.8, применение риблет приводит к почти двухкратному снижению глубины модуляции средней скорости течения продольными стационарными вихрями, и более чем на порядок уменьшает рост амплитуды бегущих возмущений на продольных вихрях. Из графика (Рис.9) распределения пульсациокной составляющей продольной компоненты скорости по поперечной координате Z (Х=473 мм) видно, что риблеты снижают амплитуду вторичных бегущих возмущений во всем диапазоне измерений но трансверсалыюй координате. Это также подтверждается поведением кривых нарастания высокочастотных возмущений по продольной координате (Рис.10), который показывает, что применение риблет сильно подавляет возмущения по сравнению со случаем течения на гладкой пластине.

В заключении сформулированы основные выводы работы:

1. Найдено, что влияние риблет при параметрах, оптимальных по положительному влиянию с точки зрения затягивания перехода к турбулентности на поздних стадиях перехода на волны Т-Ш, приводит к более сильному нарастанию возмущений по продольной координате и, тем самым, к ускорению ламинарно-турбулентного перехода. При игом процесс имеет сильную зависимость от ориентации риблет по отношению к набегающему потоку.

2. Показано, что риблеты, помещенные в следе (вихревой дорожке) за шероховатостью типа цилиндрической заклепки, существенно снижают амплитуду пульсаций возмущений в потоке в верхней области пограничного слоя, подавляют генерацию вторичных вихрей, уменьшая

в целом возмущенность потока в следе за неоднородностью, что ведет к затягиванию ламинарно-турбулентного перехода в следе за шероховатостью.

3. Показано, что при соответствующем подборе параметров риблет (по форме и ориентации), наблюдается существенное положительное влияние на уединенные волновые пакеты (лямбда-вихри), сводящееся к подавлению генерации вторичных вихревых структур, затягиванию процесса их развития в уединенные турбулентные пятна и, как следствие, к смещению перехода вниз по потоку.

А. Обнаружено, что аналогичное явление наблюдается на нелинейной стадии при возникновении ламинарно-турбулентного перехода из системы движущихся параллельно друг другу лямбда-структур (К-режим перехода). В этом случае при продольном расположении риблет амплитуды пульсаций уменьшаются и процесс перехода значительно затягивается, тогда как, в случае поперечного расположения переход к турбулентности ускоряется, что свидетельствует о негативном влиянии оребрения поверхности.

5. Обнаружено сильное подавление риблетами амплитуды высокочастотных бегущих возмущений на продольных квазистационарных вихрях типа вихрей Тейлора-Гертлера в ламинарном пограничном слое, обусловленное уменьшением амплитуды самих квазистационарных вихрей.

Проведенные исследования, в целом, позволили выявить влияние риблет на два возможных механизма (генерацию вторичных вихрей в "ногах" и "голове" уединенного волнового пакета, и генерацию высокочастотных бегущих возмущений на продольных квазистационарных вихрях, моделирующих "ноги" лямбда-структур), ответственных за стохастизацию течения в ламинарно-турбулентном переходе. С другой стороны, полученные данные позволяют объяснить противоречивые результаты других исследователей но влиянию риблет на ламинарно-турбулентный переход.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Грек Г.Р., Козлов В.В., Титаренко С-В. Исследование влияния оребрения поверхности на процесс развития уединенного волнового пакета (лямбда-вихря) в ламинарном пограничном слое// Сибирский физико-технический журнал. (Изв. СО РАН). - 1993. - Вып. 2, стр.29-36.

2. Грек Г.Р., Козлов В.В., Титаренко С.В. Исследование влияния оребрения поверхности на процесс развития двумерных возмущений (волн Толлмииа-Шлихтиига) в ламинарном пограничном слое. // Сибирский физико-технический журнал.Л993. - Вып.б, стр.26-30.

3. Грек Г.Р., Козлов В.В., Титаренко С.В. Исследование влияния риблет на развитие вихревых возмущений в ламинарном пограничном слое в следе за шероховатостью типа "заклепка" на плоской пластине // Сибирский физико-технический журнал.-\99Ъ. - Вып.б, стр.60-75.

4. Грек Г.Р., Козлов В.В., Титаренко С.В. Исследование развития А-вихря, генерируемого вдув-огсосом в ламинарном пограничном слое на плоской пластине и влияние риблст на него.// Сибирский физико-технический журнал.- 1993.-Вып.6, стр.31-45.

5. Grek G.R., Kozlov V.V. & Titarenko S.V. An experimental study on the influence of riblets on transition, Part 1 Effects on the linear development of Tollmien-Schlichting waves.// 8th European drag reduction working meeting, Lausanne, 23-24 September 1993, abstracts, pp. 3.

6. Grek G.R., Kozlov V.V. & Titarenko S.V. An experimental study on the influence of riblets on transition, Part 11 Effects on the development of L-vortices on ribbed surfaces.// 8th European drag reduction working meeting, Lausanne, 23-24 September 1993, abstracts, pp. 4.

7. GrekG.R., Klingmann B.G.B.,Kozlov V.V. &Titarenko S.V. Ribletinfluence on the disturbances excited into the laminar boundary layer modulated by streamwise stationary vortices of Gortler-like vortices.// 9th European drag reduction working meeting, Napoli, 19-21 April 1995, abstracts, pp. 26-32.

8. Титаренко С.В. Исследование влияния риблет на поперечно-модулированный пограничный слой.// Устойчивость гомогенных и гетерогенных жидкостей: Тезисы докладов 2-го Сибирского семинара. -Новосибирск, 1995. - стр. 37-38.

9. Grek G.R., Kozlov V.V. & Titarenko S.V. Effects of riblets on the vortices development in a wake behind a single roughness element in the laminar boundary layer on the flat plate // La Recherche Aerospatiale. -1995.-<3. pp. 131 -141.

10. Grek G.R., Klingmann B.G.B.,Kozlov V.V. & Titarenko S.V. Riblet influence on the disturbances excited into the laminar boundary layer modulated by streamwise stationary vortices of Gortler-like vortices.// J. Ph. Fluids , brief communication, august, 1995.

11. Грек Г.Р., Козлов B.B., Титаренко С.В. Исследование влияния риблст на ноперечно-модулированный пограничный слой.// _ 'Теплофизика и Аэромеханика", Вьш.З, 1995 г.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 93-01-17359).

209 250 300 350 X (шш) <Ш

Рис. 1. Кривые нарастания волны Т-Ш для утопленного вкладыша

1.2

У/б 0.8

0.4

0.0

1

—в — гладкая поверхность _о_ риблеты поперек -°— риблеты вдаль

1

у

0.0

0.5

и / 11г

1.0

Рис. 2. Профили средней скорости для утопленного вкладыша, Х=300 ми

и и и и м и и и и и м и

Рис.З.Топограммы нульсациоиной составляющей скорости: а) - пластина с риблетами, б) - гладкая поверхность.

глпдиая поверхаость

О 500 1000 Р, Нг 15С

рибдетная поверхность

Рис.4,Осциллограммы сигналов и их амплитудные спектры в точке пространства (Х=420 мм, ¥=0,5 мм, г=0 мм).

а) - пластина с риблетами, б) - гладкая поверхность.

280 тш

датчик термоапемометра

250 шт

риолегы -

тгтч

магнит/

,вибр.ленточка 450 тш

гладкая поверхность и®

риблеты вдоль потока

риблеты поперек потока

модель

и'Шоо ( %) [■

Рис.5. Осциллограммы процесса развития возмущений в зависимости от ориентации риблетпого вкладыша в К-режиме перехода.

Рис.6. Поверхности равного уровня пульсационной составляющей скорости: а) поверхность с риблетами, б) гладкая поверхность, Х=420 мм.

Рис.7, Топограмма пульсационной составляющей скорости, Х=420 мм, 2=73 мм, а) поверхность с риблетами, б) гладкая поверхность.

60

а/и, %

00

50 40 30

20

1_1 1 1—II 1 LJ| 1 1—1 расположение элементов осроковатостей

шах.

sWmidi lief t]

° с риблетами ® без риблет

^»»-imin

О 10 20 30 мм 40

Рис.8. Распределение средней скорости по трансверсальной координате,Х=473 мм,У=сопк1 б-

u'f %

j

<k

1 3— 6

s ез риолет риблетами —-

1

V j

\ J V

Ь i А/У

tlSTW \ !/ V»

i—■

30 z>t1M

40

О 10 20

Рис.!). Распределение интенсивности пульсаций возмущений, наведенных акустикой,

по координате '/ на поверхности с риблетами и без них, [-'225 Гц, Х=473 мм, У=соп51.

10

риблеты, L'i: риблеты, u'f без риблет, uv оез риолет, uf 1 rr |

/ л V iv !

/ \ n

i /у

J

л

А

ряб четы

5- 3-□

390

415

440

465

490

515 Х,ММ

Рис.10. Кривые нарастания амплитуд возмущений как в узкой-и,, так и широкой- и'

т *

полосе частот вниз по потоку на поверхности с риблетами и без них, 2=17 мм, У=соп81..