Экспериментальное моделирование развития вторичной неустойчивости в стационарных продольных вихрях на скользящем крыле тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

н'8 ОД - 3 СЕН 1337

На правах рукописи

Сызранцев Вячеслав Валерьевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ВТОРИЧНОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ В СТАЦИОНАРНЫХ ПРОДОЛЬНЫХ ВИХРЯХ НА СКОЛЬЗЯЩЕМ КРЫЛЕ

01.02.05 - механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск -1997

Работа выполнена в Институте теоретической и прикладной механики Сибирского отделения РАН.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Козлов В.В.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Левченко В.Я., доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Кашинский О.Н.

Ведущая организация:

Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (г. Москва)

на заседании диссертационного совета К003.22.01 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"_"_1997г.

Ученый секретарь диссертационного сонета

Защита состоится "_'

н

1997г. в "_" час.

д.ф.-м.н.

В.И.Корнилов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Проблема перехода к турбулентности в трехмерных сдвиговых слоях является одной из наиболее сложных и интересных задач. Обычно в реальных пограничных слоях в силу различных причин (кривизпы поверхности, поперечного течения) формируются стационарные вихревые структуры, которые заметно изменяют характеристики устойчивости потока и порождают новые высокочастотные бегущие возмущения (вторичная неустойчивость). В случае малотурбулентного внешнего потока вторичная неустойчивость оказывается доминирующей и приводит к докритическому (в смысле волн Толлмина-Шлихтанга) переходу к турбулентности.

В работах других исследователей обычно изучается переход в вихрях Гертлера (противовращающихся вихрях), для которых сложилась уже достаточно полная картина развитая неустойчивости, тогда как для совращающихся вихрей эта проблема изучена слабо. Немногие экспериментальные исследования, посвященные переходу в совращающихся вихрях, носят качественный характер и проведены при "естественных" условиях потока. В этом случае сложность исследуемой задачи усиливается из-за обилия различных видов неустойчивости в пограничном слое скользящего крыла. Зачастую исследования вынужденно ограничены рассмотрением взаимодействий между различными модами этого течения без выделения на этом фоне вторичной неустойчивости стационарных вихрей. Полученные таким образом данные зачастую противоречивы, что в первую очередь относится к механизму вторичной неустойчивости.

Для решения этой проблемы представляется актуальным провести исследование в условиях модельного эксперимента, что даст возможность изучить процесс развития возмущений вне зависимости от многих посторонних факторов, зачастую мешающих поиску. Данная работа в первую очередь была направлена па выявление механизма вторичной неустойчивости, который является предметом долгих споров. Данные о вторичных волнах были получены с точки зрения неустойчивости нового целостного образования: пограничного слоя, содержащего продольные стационарные вихри.

Особенно актуальным представляется развитие методов управления неустойчивостью и переходом в трехмерном течении пограничного слоя, что до сих пор представлялось самостоятельной задачей. На основе полученных данных о механизме вторичной неустойчивости в такого рода потоках, в данной работе предложены некоторые методы управления переходом к турбулентности.

Цепь работы заключалась в исследовании свойств собственных бегущих вихревых возмущений, развивающихся в продольных стационарных вихрях, расположенных в пограничном слое в условиях контролируемого эксперимента. Изучались: устойчивость трехмерного течения к его собственным малым возмущениям, возбуждаемым различными источниками, механизмы, ответственные за рост возмущений в трехмерном течении, возможность управления переходом к турбулентности как пассивными, так и активными средствами.

Научная новизна

Экспериментально исследована вторичная неустойчивость в продольных стационарных совращающихся вихрях.

Показано, что вне зависимости от источника возмущений переход к турбулентности осуществляется на основе развития одного волнового пакета, характеристики устойчивости которого впервые определены в работе. Отмечено, что волновой пакет имеет участок линейного нарастания.

Выявлен механизм, ответственный за возникновение неустойчивости в данном течении, связанный со взаимным расположением локального градиента скорости и критического слоя. Прослежена и обоснована зависимость величин коэффициентов нарастания волн от расстояния между вихрями. Обоснована принципиальна я роль расположения и амплитуды локальных максимумов градиентов скорости.

Отработана методика двухшггочных измерений в присутствии сильного поперечного градиента скорости.

Впервые предложены и обоснованы три метода управления развитием неустойчивости: оребрение поверхности в области роста возмущений, локализованный отсос непосредственно под вихрем и взаимогашение возмущений путем дополнительного возбуждения волн в прогавофазе.

Достоверность результатов подтверждается использованием апробированных методик измерений, многократной повторяемостью результатов, а также их сопоставлением с данными из литературных источников.

Научная и практическая ценность.

Результаты по устойчивости и механизмам, ответственным за возникновение турбулентности, изложенные в диссертационной работе, могут быть использованы в моделировании процессов перехода в подобных течениях. Показана принципиальная роль взаимного расположения локальных максимумов градиентов скорости и критического слоя. Полученные данные указывают на возможности затягивания ламинарно-турбулентного перехода при помощи оребренвя поверхности, локального отсоса, дополнительного возбуждения волн в прогавофазе к "естественным".

На защиту выносятся: результаты экспериментального исследования вторичной неустойчивости, возникающей на продольных стационарных со-

вращающихся вихрях; результаты экспериментального исследования структуры среднего течения и механизмов неустойчивости в этом течении; методы управления переходом к турбулентности в данном течении.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на семинарах ИТПМ СО РАН и представлялись на следующих конференциях: Международный коллоквиум Евромех (Германия, 1997), Международные симпозиумы ИЮТАМ (IUTAM) по ламинарпо-турбу-лентному переходу (Сендай, Япония, 1994) и по нелинейным процессам и переходу в трехмерном пограничном слое (Манчестер, Англия, 1995), Международная конференция по методам аэрофизических исследований (ICMAR) (Новосибирск, 1994, 1996), Сибирский семинар "Устойчивость гомогенных и гетерогенных жидкостей" (Новосибирск, 1994, 1995, 1997), Международный научный конгресс молодых ученых (Москва, 1996), Международная Научная Студенческая Конференция (НГУ, Новосибирск, 1994).

Публикации. Основные результаты опубликованы в 15 работах, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 122 наименований и изложена на 180 стр., включая 77 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении излагаются цели и задачи работы, описывается структура диссертации, обосновывается актуальность исследований.

В первой главе дается обзор существующих результатов по переходу к турбулентности в пограничных слоях, содержащих продольные вихревые структуры различной природы. Указывается место данной работы в ряду других исследований.

В п. 1.1-1.4 систематизированы результаты исследований, полученных другими авторами, по вопросу перехода к турбулентности в трехмерных пограничных слоях. Возникновение вторичной неустойчивости, исследованной в данной работе (главы с третьей по шестую), является универсальным свойством процесса перехода к турбулентности в пограничном слое. Как отмечается во многих работах, первичная неустойчивость двумерных течений (например, неустойчивость типа Гертлера, волны Толл-мина-Шлихтипга) не приводит непосредственно к турбулентности. В результате их развития пограничный слой становится трехмерным, в связи с чем меняются его характеристики устойчивости. Вне завивсимости от природы возникновения трехмерности, в течении возникают высокочастотные (относительно первичной неустойчивости) бегущие волны, которые, нарастая, вызывают стохастазацию течения.

Основные исследования посвящены переходу в противовращающих-ся вихрях типа Гетлсра, тогда как неустойчивость совращающихся вихрей (скользящее крыло) освещена слабо. Особые проблемы возникают при определении механизма вторичной неустойчивости в таком несимметричном течении. Основной проблемой, как указано в обзоре, оказывается здесь наличие сразу нескольких мод неустойчивости в естественном течении.

В п. 1.5 провед обзор существующих методов моделирования трехмерных течений. Выделен метод полного контроля в эксперименте с вихрями Гертлера, как за трехмерными структурами в пограничном слое, так и бегущими волнами вторичной неустойчивости. Отмечено, что данный подход позволил существенно повысить точность исследований, в том числе и механизма неустойчивости. Ранее для совращающихся вихрей такая методика не применялась.

Вторая глава посвящена описанию метода моделирования течения, использованного в работе, способам введения контролируемых возмущений, представлению методов исследования течения одно- и двух- ниточными датчиками термоанемометра, анализу ошибок измерений.

В п. 2.1 описана модель скользящего крыла, на которой проводились эксперименты, а также методы, позволившие контролировать трехмерное течение на крыле. Так стационарные вихри генерировались набором шероховатостей, расположенных у передней кромки скользящего крыла (рис.1). Вследствие несимстрии течения в этой области, у поверхности формировались совращающиеся стационарные вихри определенной амплитуды. Поверхность крыла в области исследования вторичной неустойчивости представляла собой плоскость, на которой отсутствовал продольный градиент давления, что существенно упрощало термоанемометрические измерения и устраняло воздействие градиента давления на бегущие возмущения.

Монохроматические колебания из пакета собственных возмущений с регулируемой амплитудой и частотой возбуждались в течении в результате преобразования звуковых колебаний и/или колебаний давления, создаваемых вдувом-отсосом через отверстие диаметром 0,8 мм. Основные результаты были получены с помощью измерительного комплекса на базе термоанемометра 55М01 DISA и персонального компьютера Macintosh. Средние и пульсационные характеристики фиксировались однониточными датчиками термоанемометра.

Эксперименты проведены в дозвуковой малотурбулентной аэродинамической трубе Т-324 ИТПМ СО РАН.

В этом же пункте описано использованное в пятой главе оребрение поверхности в виде накладки из вулканизированной резины с продольны-

ми треугольными ребрами, форма и размер которых показан на рис. 1. В ходе экспериментов накладка приклеивалась к поверхности модели.

В п. 2.2 описана методика измерений двухниточными датчиками термоанемометра в условиях сильного поперечного градиента скорости, создаваемого стационарным вихрем в пограничном слое. Неучет этого фактора мог привести к принципиальным ошибкам при измерении поперечных компонент скорости. Идея, использованная в данной методике, состояла в пространственном совмещении нитей датчика при его движении параллельно стенке. Это совмещение достигалось следующим образом: данные полученные с одной нити запоминались и, после перемещения датчика, сопоставлялись с данными от другой нити для линеаризации. Линеаризация представляла собой процесс прямого соответствия величин амплитуды и угла наклона местного вектора скорости и пары значений напряжений (поиск в таблицах). Необходимые таблицы были получены в процессе тарировки по углам и скоростям. Их использование позволило существенно увеличить точность измерений, особенно в области низких скоростей и больших значений поперечных компонент, так как никакие априорные зависимости между напряжениями нитей и компонентами скоростей (типа закона косинусов) не использовались.

Точность измерений в случае однониточного датчика составила 1% при измерении средней скорости и 0,1% при измерении отфильтрованной амплитуды бегущей волны. При измерении двухниточным датчиком точность измерения компонент скорости была не хуже 2%.

Третья глава описывает развитие неустойчивости в одиночном стационарном вихре. Определены параметры собственных возмущений, которые имеют две моды с различными характерными частотами, выявлены механизмы их порождающие.

Пункт 3.1 посвящен предварительным исследованиям течения на крыле и генерированном стационарном вихре, а также естественного развития вторичных волн. Специальные исследования показали, что вдоль большей части поверхности крыла реализуется безградиентное течение, а пограничный слой имеет профили скорости и интегральные характеристики, близкие к значению у профиля Блазиуса. Несмотря на свою большую амплитуду (30-40%), распределение и амплитуда всех компонент скорости в вихре очень близки к предписываемым линейной теорией. То есть, моделирование трехмерного течения и его вторичной неустойчивости в данной работе является адекватным.

Определено, что в ядре вихря образуется пакет волн неустойчивости, который, нарастая вниз по потоку, приводит к турбулентности в вихре, тогда как внешний пограничный слой остается ламинарным. Заполнение спектров происходит через образование высших гармоник всего пакета

собственных возмущений (рис.2). При изменении скорости набегающего потока скорость распространения возмущений вдоль вихря пропорционально изменяется.

В п. 3.2 доказано, что волны, нарастающие в вихре, обладают свойством линейности. Было продемонстрировано выполнение принципа суперпозиции воли неустойчивости. Вплоть до амплитуды 1-1,5% в спектре возмущений, при совместном возбуждении двух волн, отсутствовали соответствующие им разностные гармоники. При измерении кривых нарастания волн вторичной неустойчивости, вводимых с различной амплитудой, оказалось что темпы их роста одинаковы, вплоть до начала нелинейных процессов с достижением амплитуды 1-1,3%. Коэффициенты нарастания возмущений имеют колоксшообразную форму с максимальной величиной 0,09 (ио=8,7 м/с), спадающей к краям частотного диапазона пакета до 0,02 (рис.3). Величина коэффициентов нарастания растет с увеличением скорости набегающего потока, что сокращает область линейности.

Оказалось также, что относительная скорость распространения возмущений 0,био не зависит от скорости набегающего потока, частоты и амплитуды вводимых возмущений. При введении волн от двух различных источников распределение амплитуд и фаз выделяющихся возмущений оказались одинаковыми, что говорит о возбуждении именно собственных волн неустойчивости стационарного вихря, каковой и является вторичная неустойчивость. Важно отметить, что скорость распространения возмущений имеет постоянную величину по всему сечению вихря, а распределение фазы имеет постоянную форму при движении волн вниз по потоку, то есть пакет волн распространяется вдоль оси вихря как единое целое.

В п. 3.3 отмечено, что выше от области перехода существуют два пакета собственных возмущений с центральными частотами, отличающимися в несколько раз. Низкочастотный пакет, описанию свойств которого посвящены предыдущие два пункта (далее НЧ), расположен в ядре вихря, а высокочастотный (далее ВЧ) располагается вблизи границы пограничного слоя. Он связан с другим вихревым центром, который быстро затухает на безградиентпом участке течения. Волны ВЧ-пакета на начальном участке быстро нарастают до амплитуды порядка 0,25% и затем затухают, не принимая непосредственного участия в переходе (рис.4). Однако при его возбуждении возможно сильное локальное искажение среднего течения и влияние ниже по потоку на положение области перехода. Как показано, НЧ пакет начинает расти уже после его затухания, и ниже по потоку именно на его основе происходит переход к турбулентности. Поэтому все дальнейшее исследование механизма вторичной неустойчивости проведено на основе этого пакета возмущений.

Для выявления механизма вторичной неустойчивости в п. 3.4. был использован локальный подход. Проведено сопоставление распределений растущих возмущений, критического слоя, который определен как икрит=С=0.6*ио и градиентов продольной компоненты скорости по поперечной и нормальной координатам для нескольких сечений в плоскости (УХ) (рис.5). Оказалось, что ядро возмущенной области всегда расположено в критическом слое. Распределение пульсаций хорошо коррелирует с расположением локального максимума градиента скорости по поперечной координате, тогда как с распределением градиента по нормальной координате такая корреляция существует не всевда. Обнаружено, что возмущения нарастают в области пространственного совмещения критического слоя и локальных максимумов градиента скорости. Приведены примеры, когда при изменении расположения критического слоя, либо локального максимума градиента происходит затухание области возмущений.

В четвертой главе исследованы характеристики набора из нескольких стационарных вихрей, один из которых был описан в главе 3.

В п. 4.1 показано, что возмущения, развивающиеся на каждом из вихрей имеют линейную область развития; их фазовые характеристики и распределения амплитуд возмущений совпадают с величинами, полученными для одиночного вихря.

Коэффициенты нарастания бегущих возмущений, развивающихся на каждом вихре, зависят от расстояния между вихрями. Чем больше это расстояние, тем больше коэффициенты нарастания, величина которых быстро приближается к значениям, полученным на одиночном вихре (рис.6).

Такая зависимость объяснена из сравнения распределений продольной и нормальной компонент скорости, которое проведено в п. 4.2. При сближении вихрей амплитуда нормальной компоненты вихрей снижается из-за влияния соседнего совращающегося вихря. Вследствие этого снижается интенсивность перемешивания пограничного слоя вихрем, которое создавало неоднородность поля скоростей в вихрях. Как результат сближения вихрей величина перегибов скорости уменьшается, то есть изменяются условия, благоприятные для развития вторичной неустойчивости.

Пункт 4.3 посвящен изучению возможности распространения волн вторичной неустойчивости между соседними стационарными вихрями. Для этого был использован локализованный источник возмущений. При возбуждении пульсаций посредством вдува-отсоса отмечено их возникновение только в одном вихре, под которым непосредственно расположено отверстие. Даже на расстоянии 100 мм от источника, возникновения волн в соседних вихрях не обнаружено. Отсутствие распространения возмущений

на соседние вихри показывает, что волны на них развиваются независимо друг от друга, не взаимодействуя между собой вплоть до области турбулентного разрушения течения.

Пятая глава посвящена управлению переходом к турбулентности в продольных вихрях при помощи продольного оребрения поверхности.

Наиболее простым методом управления, эффективно используемым в турбулентных пограничных слоях, является оребрение поверхности. В данной работе оно использовано для задержки роста возмущений в ламинарном трехмерном течении. Подробно исследовано влияние такой модификации поверхности на пограничный слой на модели. Выяснено, что его интегральные характеристики не изменяются. Изменения в профилях скорости становится заметно лишь на расстоянии от поверхности менее высоты ребер, что согласуется с данными других авторов. В то же время на течение в вихре оребрение оказывает большое влияние.

Показано, что оребренная накладка (риблеты), помещенная в области линейного нарастания бегущих возмущений фактически прекращает их рост. К началу заполнения спектра на гладкой поверхности амплитуда возмущений на оребренной оказывается меньше в 10-15 раз (рис.7). Как выяснено, риблеты оказывают опосредованное воздействие на устойчивость течения через изменение самого течения. Проведены измерения поперечной компоненты скорости для сравнения влияния на нее оребрения. Оказалось, что оребрение снижает поперечную компоненту скорости (почти в два раза в пристенной области (рис.8)), тем самым замедляя вращение вихря, что, как и в п. 4.2, сказывается на величинах градиентов скорости, которые определяют рост вторичных волн. Другие факторы, вносимые риблстной накладкой, в частности возникновение градиента давления около уступа поверхности, оказываются малозначимыми в этом аспекте.

Шестая глава направлена на развитие активных трехмерных методов управления. Так как независимо от способа возбуждения (звук, вдув-от-сос) в вихрях возникает одна мода возмущений, то был предложен метод активного управления непосредственно волнами неустойчивости. Через отверстие вводились возмущения в протавофазе возмущениям, возбуждаемым звуком. Величина снижения суммарной амплитуды зависила от соотношения фаз между основным и управляющим сигналами. При задании сдвига фаз, близкого к 180°, амплитуда возмущений на одном из вихрей уменьшилась с 0,6% до 0,3% (и'в/о=0,3%) в соответствии с принципом суперпозиции (рис. 9). В то же время на остальных вихрях распределение возмущений практически не изменилось.

В п. 6.2 изучен второй метод управления - локализованный отсос через отверстие диаметром 0,8 мм. Показано, что он снижает амплитуду

пульсаций в вихре, под которым он расположен (рис.9), во всем диапазоне неустойчивости. Степень снижения уровня пульсаций прямо зависит от интенсивности отсоса, при этом оно заметно уже при величине и0тсо са/ио=0,36, сопоставимой с используемыми в двумерных течениях.

Воздействие на амплитуду вторичных волн происходит в первую очередь из-за изменения характеристик стационарного вихря. Амплитуда стационарного вихря, на который оказывается воздействие, заметно снижается, тогда как соседние практически не меняются. Это говорит о возможности эффективного локального воздействия на структуру течения для подавления вторичной неустойчивости. При этом выяснено, что отсос, проводимый между вихрями, не оказывает воздействия на уровень пульсаций, хотя искажение поля средней скорости происходит. По-видимому, в этом случае воздействие не затрагивает области, ответственной за развитие вторичной неустойчивости, каковым является ядро вихря (см. п. 3.4). Таким образом, при использовании методов управления в трехмерном пограничном слое необходимо знать его структуру и механизмы вторичной неустойчивости.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы:

1. Показано, что в продольном стационарном вихре, развивающемся в пограничном слое, образуется пакет собственных высокочастотных пульсаций (вторичные возмущения), нарастание которых приводит вниз по потоку к ламинарно-турбулентному переходу в узкой области локализации стационарного вихря. Обнаружено, что при генерации возмущений различными источниками: акустическим полем и периодическим вдувом-от-сосом через отверстие в поверхности модели, возбуждается одна и та же мода колебаний.

2. Выявлено наличие линейной стадии нарастания вторичных возмущений вплоть до их амплитуды 1-1,5%; определены распределения амплитуд и фаз и другие характеристики линейных волн. Отмечена независимость их относительных скоростей распространения вдоль вихря от скорости набегающего потока, частот и амплитуд возмущений в исследуемом диапазоне. В рамках локального подхода выявлено влияние расположения и амплитуд местных максимумов градиентов скорости на развитие собственных возмущений продольного вихря. Показана, большая значимость для развития вторичной неустойчивости градиента средней скорости по транс-версальной координате, чем градиента по нормальной координате.

3. Обнаружено, что вьпле от области нарастания описанных возмущений образуется еще один пакет пульсаций, характерный диапазон частот которого выше в несколько раз. Однако показано, что переход к турбулентности осуществляется только на низкочастотном пакете. Тем не

менее высокочастотная мода может воздействовать на переход опосредовано, через воздействие на среднее течение в вихре.

4. Для группы вихрей, развивающихся в пограничном слое, установлено, что возмущения имеют такие же амплитудные и фазовые характеристики, что и на одиночном вихре; также существует линейная область их развития. В то же время показано, что темпы роста существенно зависят от расстояния между вихрями, что объясняется взаимовлиянием соседних вихрей (изменением поперечных компонент скорости).

5. Предложены и обоснованы методы управления вторичной неустойчивостью стационарных продольных вихрей в пограничном слое. Найдено, что оребрение поверхности значительно замедляет развитие бегущих волн, возникающих при переходе к турбулентности в продольном стационарном вихре. Показана принципиальная роль продольных бороздок в подавлении интенсивности вихревого движения и ослаблении сдвига скорости создаваемого вихрем над риблетами, что, как следствие, приводит к уменьшению инкрементов роста бегущих волн.

6. Обнаружено, что отсос способен заметно ослабить вторичную неустойчивость посредством локализованного воздействия на структуру течения. Отмечено, что степень воздействия зависит от местоположения отсоса относительно ядра вихревых структур. Максимальное воздействие оказывается при отсосе непосредственно под вихрем.

7. Показано, что с помощью контролируемой волны, возбуждаемой в вихре за счет периодического вдува-стгсоса через отверстие, можно активно воздействовать на развитие естественных волн на участке их линейного роста и замедлить их нарастание. Отмечена локализованное^ этого воздействия в пределах одного из вихрей.

Результаты представленные в диссертации опубликованы в работах:

1. Бойко А. В., Козлов В. В., Сызранцев В. В., Щербаков В. А. Влияние стационарных возмущений на неустойчивость и переход к турбулентности на скользящем крыле // 1-й Новосибирский семинар "Устойчивость гомогенных и гетерогенных жидкостей": Тезисы докладов, Новосибирск, 12-14 апреля 1994 г. - Новосибирск.- С. 4-5.

2. Boiko A.V., Kozlov V.V., Syzrantsev V.V., Scherbakov V.A. Experimental investigation of instability and transition to tuibulence in a swept wing // Intern. Conf. on the Methods of Aeroph. Research: Proceedings, Part 1, August 22-26,1994, Novosibirsk, Russia.- Novosibirsk.- C. 231-236.

3. Boiko A.V., Kozlov V.V., Syzrantsev V.V., Scherbakov V.A. Experimental study of secondary instability and breakdown in a swept wing boundary layer // IUTAM Symposium on Laminar-Turbulent Transition;"

Proceedings, September 5-9, 1994, Sendai, Japan (Ed. Kobayashi).- Berlin, Springer.- C.289-295.

4. Бойко А. В., Козлов В. В., Сызранцев В. В., Щербаков В. А. Экспериментальное исследование процесса перехода к турбулентности на одиночном стационарном возмущении в пограничном слое скользящего крыла // ПМТФ,- 1995. - №1, С. 72-84.

5. Бойко А. В., Козлов В. В., Сызралцев В. В., Щербаков В. А. Экспериментальное исследование высокочастотных возмущений в пограничном слое скользящего крыла // ПМТФ,- 1995. - №3, С. 74-82.

6. Бойко А. В., Козлов В. В., Сызранцев В. В., Щербаков В. А. Управление при помощи риблет ламинарно-турбулентным переходом в стационарном вихре на скользящем крыле // 2й Сибирский семинар "Устойчивость гомогенных и гетерогенных жидкостей": Тезисы докладов, Новосибирск, 25-27 апреля 1995 г. - Новосибирск.- С. 13.

7. Boiko A.V., Kozlov V.V., Syzrantsev V.V., Scherbakov V.A. Experimental simulation of secondary instability in a swept wing boundary layer // IUTAM Symposium on Nonlinear instability and transition in threedimsntional boundary layers: Abstracts. 22-25 July, 1995, Manchester, England.- Manchester.- C. 4.

8. Бойко А. В., Козлов В. В., Сызранцев В. В., Щербаков В. А. Управление ламинарно-турбулентным переходом в стационарном вихре на скользящем крыле при помощи риблет. // ПМТФ.- 1996,- №1, С. 84-92.

9. Бойко А. В., Грек Г. Р., Козлов В. В., Сызранцев В. В., Титарен-ко С. В., Щербаков В. А. Способ ламииаризации пограничного слоя крыла и устройства его реализации (варианты) II Патент. Заявка № 94024105. Положительное решение от 28.02.96.

10. Boiko A.V., Syzrantsev V.V., Scherbakov V.A. Investigation of streamwise stationary vortex by double-wire hot-wire anemometer probe. // Intern. Conf. on the Methods of Aeroph. Research: Proceedings, Part 1, September 2-6,1996, Novosibirsk, Russia.- Novosibirsk, 1996.- pp. 34-39.

11. Бойко А. В., Козлов В. В., Сызранцев В. В., Щербаков В. А. Исследование влияния внутренней структуры продольного вихря на развитие бегущих возмущений в нем // Теплофизика и Аэромеханика.- 1997.-№3.

12. Boiko A.V., Kozlov V.V., Syzrantsev V.V., Scherbakov V.A. Transition Control by Riblets in Swept Wing Boundary Layer with Embedded Streamwise Vortex. // European Journal of Mechanics.- 1997.- 16, No. 3, C. 1-13.

13. Boiko A.V., Kozlov V.V., Syzrantsev V.V., Scherbakov V.A. Experimental simulation of transition to turbulence in boundary layer with embedded streamwise vortex // Stability and Transition of Boundary Layer

Flows, Euromech Colloquium 359: Abstracts. March 10-13, 1997, Stuttgart, Germany.- Stuttgart- C. 29.

14. Бойко А. В., Козлов В. В., Сызранцев В. В., Щербаков В. А. Методы управления вторичной неустойчивостью в трехмерном пограничном слое // 4й Сибирский семинар "Устойчивость гомогенных и гетерогенных жидкостей": Тезисы докладов, Новосибирск, 23-25 апреля 1997 г.- Новосибирск.- С. 20-21.

15. Сызранцев В. В. Структура течения за элементами шероховатости ва скользящем крыле // 2й Сибирский семинар "Устойчивость гомогенных и гетерогенных жидкостей": Тезисы докладов, Новосибирск, 2527 апреля 1995 г. - Новосибирск.- С. 34.

0,02

и', м/с

0,01-

Х=135 мм

Х=165 мм

0,01-

1000

2000

И, Г*

3000

Рисунок 2. Развитие возмущений в вихре. Затухание высокочастотной моды и заполнение спектра на основе низкочастотного пакета. 0.121

аб*

0.10

0.080.060.04 0.02

0.00

Ц, =63 м/с

Ц>=7,8 м/с

100

200

300

400

500 п ^ 60 г, ГЦ

Рисунок 3. Зависимость коэффициентов естественного нарастания вторичных возмущений от частоты в пакете волн неустойчивости. Отдельными точками приведены значения для искусственно возбуждаемых волн.

Рисунок 4. Развитие вторичных возмущений высоко- и низкочастотных мод в течении. Представлены амплитуды волн на частоте их возбуждения звуком.

Ъ, мм

Рисунок 5. Линии равной интенсивности: (а) Ди/ио; (б) иуио (%); (в) ^ёг(Аи/ио), (г) ^<1у(АиШо). Х=270 мм. Штрих-пунктирная линия показывает положение критического слоя: 11=0,био-

0.00

о

1- <5г=8мм

2- (52=10мм

3- с12=13мм

4- <1г=1бмм

5- Один вих| 1

100

200

300

400

500 600 ЪГц

Рисунок 6. Зависимость коэффициентов нарастания пакета возмущений от расстояния между вихрями.

Рисунок 7. Сопоставление развития интегральных по спектру пульсаций на гладкой (1) и оребренной (2) поверхностях.

-0.49

0.39

-0.28

0.29

2.9%

-25%

» л.^Г. I /

10.6%

9-5%

032%

054%

0.67%

-15 -10

-5 0 5 .15 -10 -5 0 5 2, мм

Рисунок 8. Линии равной интенсивности, измеренные над гладкой (а, в, д) и оребренной (б, г, е) поверхностях в сечении Х=278 мм. (а, б) представляют дефекты и компоненты скорости, (в, г) - распределения компоненты скорости, (д, е) пульсации на частоте возбуждаемого звука И=253 Гц. Штрих-пунктирные линии показывают положение критического слоя и=0,био для И=253 Гц.

Рисунок 9. Взаимогашение волн. Распределение возмущений в наборе вихрей на частоте возбуждения волн: звуком (а), вдувом-отсосом (б), совместное возбуждение в противофазе (в). Овалами схематически показаны контуры вихрей.

4

3 2 1 6

5

4 3 2 1 О

Рисунок 10. Сравнение распределений пульсаций, введенных звуком на нескольких вихрях, при отсосе (б) и без него (а). Овалами схематически показаны контуры вихрей.

15 20 25 ЗОА 35 40 45 50 55 Г Ъ, мм

Место отсоса