Исследование возникновения и развития продольных вихрей и их вторичной неустойчивости на скользящем крыле в области благоприятного градиента давления тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

Российская . \_______

.5-/ -А^оу-

На правах рукописи

Толкачев Степан Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ПРОДОЛЬНЫХ ВИХРЕЙ И ИХ ВТОРИЧНОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ НА СКОЛЬЗЯЩЕМ КРЫЛЕ В ОБЛАСТИ БЛАГОПРИЯТНОГО ГРАДИЕНТА ДАВЛЕНИЯ

01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

11 ИЮЛ 2015

Новосибирск - 2015

005570828

005570828

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН).

Научный руководитель:

Козлов Виктор Владимирович - д.ф.-м.н., профессор, Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, заведующий лабораторией.

Официальные оппоненты:

Шторк Сергей Иванович - к.ф.-м.н., Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, заведующий лабораторией.

Сухинин Сергей Викторович - д.ф.-м.н., Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, старший научный сотрудник

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» Тел: +7(499)158-43-33 (справочная), +7(499)158-92-09 (общий отдел). E-mail: mai@mai.ru

Защита состоится «25» сентября 2015 года в 9:00 часов на заседании диссертационного совета Д 003.035.02 при Институте теоретической и прикладной механики им С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук, по адресу: 630090, Новосибирск, ул. Институтская, 4/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном сайте Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, http://itam.nsc.ru/ru/thesis/?ID=360600

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу:630090, Новосибирск, ул. Институтская, 4/1, ИТПМ СО РАН, ученому секретарю диссертационного совета. Тел: +7(383)330-06-74, Факс: +7(383)330-72-68. E-mail: klimchik@itam.nsc.ru

Автореферат разослан «10 » ИЮ/\Я_2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета '

доктор технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Процесс обтекания крыла современного самолета воздушной средой чрезвычайно сложен, и обратить внимание на все аспекты попросту невозможно. Значительные размеры летательных аппаратов и их высокая полетная скорость способствуют развитию турбулентного режима течения над большей частью обтекаемой поверхности. Однако в последнее время особое внимание уделяется возможности увеличения ламинарного участка течения с целью снижения сопротивления летательного аппарата.

Для полетов на трансзвуковых скоростях современные самолеты используют стреловидные крылья. Кроме того, ими оснащаются и дозвуковые беспилотные аппараты с целью улучшения стабильности полета в условиях возмущенной атмосферы на небольшой высоте. Для такого крыла характерно несовпадение направления скорости набегающего потока и градиента давления, что приводит к формированию трехмерной структуры пограничного слоя.

В качестве упрощенной модели реального стреловидного крыла используется скользящее крыло, профиль которого вдоль по размаху остается постоянным. К настоящему моменту известно пять видов неустойчивости: неустойчивость течения на линии растекания, неустойчивость поперечного течения, неустойчивость течения из-за кривизны линий тока, развитие волн Толлмина - Шлихтинга, Гёртлеровская неустойчивость. Кроме того, наличие продольных вихрей в пограничном слое способно приводить к появлению вторичной неустойчивости.

Среди такого многообразия механизмов развития возмущений в пограничном слое скользящего крыла особого внимания заслуживает неустойчивость поперечного течения, так как с остальными достаточно просто бороться с помощью подбора профиля крыла (минимальный радиус кривизны передней кромки крыла вблизи линии растекания, увеличенный разгонный участок крыла, отсутствие вогнутых участков профиля). Механизм неустойчивости течения из-за кривизны линий тока по сравнению с неустойчивостью поперечного течения проявляется не столь интенсивно.

В полетных условиях, соответствующих низкой степени турбулентности набегающего потока, из-за механизма неустойчивости поперечного течения достаточно шероховатости поверхности микронного масштаба для возникновения периодических стационарных продольных структур. При наличии крупных уединенных элементов шероховатости (заклепки, насекомые, разбившиеся о поверхность крыла, песчинки, снежинки и т.д.) амплитуда возбуждаемых возмущений больше и может ускорить процесс ламинарно-турбулентного перехода.

В конструкции крыла можно выделить двумерные препятствия (стык предкрылка и крыла, конструкционные стыки), влияние которых на структуру течения в пограничном слое скользящего крыла практически не изучено.

Таким образом, в данной работе сделан упор на исследовании физических процессов, происходящих при обтекании уединенного элемента шероховатости и двумерной ступеньки в условиях трехмерной структуры пограничного слоя скользящего крыла.

Цель и задачи работы

Основной целью данной диссертационной работы является вскрытие физических механизмов ламинарно-турбулентного перехода на модели скользящего крыла в

области благоприятного градиента давления за цилиндрическим элементом шероховатости и двумерной ступенькой. При этом были поставлены следующие задачи:

- адаптировать методику жидкокристаллической термографии для исследования ламинарно-турбулентного перехода на продольных структурах;

- исследовать процесс ламинарно-турбулентного перехода за уединенным элементом шероховатости, расположенным в области благоприятного градиента давления;

- разработать методику определения области максимальной восприимчивости возмущений к положению шероховатости;

- определить влияние двумерной ступеньки на развитие продольной структуры и на невозмущенное течение.

На защиту выносятся:

- методика жидкокристаллической термографии в приложении к исследованию продольных структур и нелинейного этапа развития вторичных возмущений;

- методика определения области максимальной восприимчивости возмущений к положению элемента шероховатости;

- экспериментальные данные о развитии продольных структур и вторичных возмущений за уединенным элементом шероховатости;

- результаты исследования влияния двумерной ступеньки на структуру невозмущенного течения и на развитие набегающей продольной структуры.

Научная новизна работы

- Установлено, что фазовая скорость вторичных возмущений на линейной стадии развития составляет 0.56 от скорости набегающего потока и увеличивается до 0.63 на нелинейной.

- Обнаружено возбуждение дополнительных стационарных продольных структур нелинейными вторичными возмущениями в области благоприятного градиента давления.

- Выделено, что скорость набегающего потока определяет нелинейные механизмы, участвующие в процессе ламинарно-турбулентного перехода.

- Разработанная в работе методика экспериментального определения области максимальной восприимчивости к шероховатости имеет потенциал в разработке конструкции ламинаризованного крыла.

- Показано возбуждение продольных структур двумерной ступенькой и усиление набегающих продольных структур.

- Установлено, что ламинарно-турбулентный переход вызывается вторичной неустойчивостью, развивающейся вблизи ядра стационарного вихря, вызывающего появление продольных структур.

Личный вклад автора

Автор принимал непосредственное участие в подготовке и проведении эксперимента. Написано программное обеспечение для обработки полученных данных, а также картин визуализации. При его участии разработана методика определения области максимальной восприимчивости к положению элемента шероховатости. Полученные результаты были опубликованы автором в научных журналах и доложены на конференциях.

Достоверность результатов

Эксперименты проводились в малотурбулентной аэродинамической трубе АТ-324 со степенью турбулентности набегающего потока, не превышающей 0.03%, что позволяет проводить исследования возмущений на линейной стадии развития.

Количественные измерения проводились с использованием термоанемометрии, обладающей высокой чувствительностью к пульсациям скорости с частотой до 10 кГц. Амплитудно-фазовые характеристики вторичных возмущений получены с использованием техники контролируемых возмущений с возбуждением акустическим полем. Данная техника является классической для исследования устойчивости пограничного слоя и успешно применяется в течение нескольких десятилетий.

В качестве метода визуализации используется модифицированная жидкокристаллическая термография. С целью правильной интерпретации результатов визуализации данная методика комбинировалась с термоанемометрическими измерениями, учитывался опыт предыдущих исследований развития вторичных возмущений на продольных структурах.

Обработка и визуализация данных проводились с использованием пакета Matlab, широкий набор библиотек которого позволял максимально автоматизировать процесс. Основные функции, использовавшиеся в обработке:

- быстрое преобразование Фурье (анализ амплитуды и фазы выделенной моды, получение спектров пульсаций скорости);

- робастная подгонка линейной функции для определения фазовой скорости;

- интегрирование;

- распознавание объектов на изображении и морфологические операции с изображением с целью восстановления картины визуализации в координатах на поверхности крыла;

- преобразование цветовых координат RGB в HSV и обратно. Дополнительным фактором, подтверждающим достоверность данных, является

апробация результатов работы на конференциях разного уровня, в том числе и международных, а также их публикация в научных журналах, входящих в список ВАК.

Апробация работы

Результаты работы были опубликованы в пяти статьях в журнале «Вестник Новосибирского государственного университета» и в одной статье «Докладов Академии наук», а также в трудах конференций: Всероссийской молодежной конференции «Устойчивость и турбулентность гомогенных и гетерогенных жидкостей» (Новосибирск, 2010), Международной научной студенческой конференции (Новосибирск, 2010-2014), Семнадцатой всероссийской научной конференции студентов-физиков (Екатеринбург, 2011), Всероссийской конференции молодых ученых «Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии» (Новосибирск, 2012, 2014), Международной конференции по методам аэрофизических исследований (Казань, 2012; Новосибирск, 2014), Европейской конференции по аэронавтике и космическим наукам (Мюнхен, 2013), Двадцать девятом конгрессе Международного совета аэронавтических наук (Санкт-Петербург, 2014).

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка публикаций по теме диссертации и списка цитируемой литературы. Объем работы составляет

116 машинописных страниц, содержит 65 рисунков, поясняющих содержание. В работе содержатся ссылки на 39 научных статей.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Во введении описана актуальность диссертационной работы в приложении современного самолетостроения, подтверждаемая большим количеством работ в этом направлении исследований.

Сформулированы цели и задачи диссертации и перечислены основные положения, выносимые на защиту

Глава 1: Состояние исследуемого вопроса

В первой главе основное внимание уделяется сложности процесса ламинарно-гурбулентного перехода на скользящем крыле. Описываются пять механизмов неустойчивости, характерные для трехмерного пограничного слоя, условия, при которых возмущения начинают нарастать вдоль по потоку. Три из них приводят к появлению продольных структур, на которых реализуется механизм вторичной неустойчивости.

Особая роль принадлежит механизму неустойчивости поперечного течения (рис. 1), который реализуется в области благоприятного градиента давления и приводит к появлению продольных структур. Возбуждающим фактором в этом случае является шероховатость поверхности.

Рис. 1: Механизм неустойчивости поперечного течения на скользящем крыле.

В этой главе также описывается механизм обтекания уединенного цилиндрического тела в пограничном слое плоской пластины как упрощенного для понимания случая и наиболее изученного экспериментально.

визуализация

точка [— перегиба

скользящее крыло

В итоге в этой части делается попытка увязать целиком процесс ламинарно-турбулентного перехода за уединенным цилиндрическим элементом шероховатости и выделить место диссертационной работы в современном понимании проблемы.

Делается вывод о практически отсутствии работ по исследованию ламинарно-турбулентного перехода вблизи линии растекания потока и в области благоприятного градиента давления на одиночных двумерных и трехмерных элементах шероховатости, с учетом кривизны поверхности.

Глава 2: Экспериментальные методики

Исследование структуры пограничного слоя над криволинейной поверхностью скользящего крыла и вблизи линии растекания потока, как показывает опыт, не простая задача. В этой главе приводятся методики, с помощью которых эта задача решалась.

Методика сублимационных покрытий и термоанемометрия являются классическими для исследования ламинарно-турбулентного перехода на скользящем крыле. Однако для получения картины визуализации методом сублимационных покрытий для интенсификации процесса приходится использовать достаточно высокие скорости (в работе 35 м/с). В то же время повышение скорости при термоанемометриче-ских измерениях приводит к увеличению вибраций державки датчика, уменьшению толщины пограничного слоя, а, следовательно, и размеров возмущений.

Невозмущенный поток

Поток, возмущенный тонкой струной

Рис. 2: Результат визуализации методом сублимирующих покрытий в невозмущенном

потоке и в потоке, возмущенном тонкой струной: 1 — естественные продольные структуры, 2 — след за струной, 3 — область турбулентного

течения.

В работе с помощью этих двух методик исследовано возбуждение продольных структур следом за натянутой струной (рис. 2, 3). Несмотря на различающуюся скорость набегающего потока, результаты исследования находились в качественном согласии друг с другом. С их помощью установлено, что след за струной турбулизо-вался и по механизму восприимчивости приводил к появлению стационарного вихря, порождавшего продольные структуры и вторичную неустойчивость вблизи ядра вихря. Именно развитие вторичных возмущении и вызывало ламинарно-турбулентный переход.

Среднеквадратичное м/с отклонение среднего

- Изолинии превышения скорости

Изолинии дефекта скорости Шаг изолиний Э = 0.07 м/с

■ад -го о

Рис. 3: Распределение пульсаций скорости (показаны градиентом серого), изолинии превышения (сплошная линия) и дефекта (точечная линия) скорости для различных расстояний от передней кромки и изоповерхности дефекта (синим цветом), превышения скорости (желтым) и пульсаций скорости (красным цветом).

Следующим шагом была адаптация методики жидкокристаллической термографии для исследования продольных структур. Доработка методики заключалась в использовании омического нагревателя (рис. 4), что позволяло проводить параметрические исследования в течение одного пуска аэродинамической трубы, и интерпретации получаемых картин визуализации. При этом методика позволяет проводить эксперименты при небольших скоростях набегающего потока, что дает возможность параллельно выполнять термоанемометрические измерения.

а) ^ б)

Рис. 4: Схема компоновки термоиндикаторного покрытия (а) и его расположения на передней кромке скользящего крыла (б).

и0 = 3.55 - 3.75 м/с

□ ита = 3.5%ио

I-1 и = 2.1«ио

л и = -2.1 %и®

Для апробации методики были проведены эксперименты с введением возмущений с помощью локализованного вдува через отверстие. На картинах визуализации след за источником возмущения представлял собой две охлажденные области и одну горячую между ними (рис. 5), что хорошо согласуется с термоанемометрическими данными, на которых наблюдалось две области превышения скорости и область с дефектом скорости между ними. Кроме того, было обнаружено влияние скорости вдува не только на амплитуду продольных возмущений, но и на их траекторию, а также показана возможность получения широкого турбулизованного следа в случае большой скорости вдува.

и, = 3.4 м/с

= 7.6 м/с

и, = 9.4 м/с

Рис. 5: Влияние скорости вдува через отверстие на возбуждение продольных структур.

В методической части были также проведены исследования возбуждения продольных структур сферическим элементом шероховатости (рис. 6). Показано, что структура полученных возмущений хорошо согласуется с возбуждением возмущений локализованным вдувом; это позволяет использовать его для моделирования элементов шероховатости с регулируемой эффективной высотой в методике контролируемых возмущений.

Рис. 6: Возбуждение продольных структур сферическим элементом шероховатости.

В работе проверялось влияние турбулизатора на течение вблизи линии растекания в скоростном интервале до 24 м/с (рис. 7). На небольших скоростях выделялись продольные структуры за отдельными элементами шероховатости. При повышении скорости наблюдалась турбулизация течения сразу за турбулизатором, но течение вдоль линии растекания ламинаризовалось. Таким образом, широкий скоростной диапазон всех последующих исследований в данной работе позволяет выделить механизм неустойчивости поперечного течения в качестве основного, который и приводит к ламинарно-турбулентному переходу.

Рис. 7: Влияние турбулизатора на течение вблизи линии растекания.

С учетом того, что для проведения термоанемометрических измерений требуется несколько рабочих дней, а для получения одной картины визуализации достаточно нескольких минут, можно выбирать наиболее интересные режимы и исследовать их количественно. Кроме того, методика жидкокристаллической термографии позволяет заглянуть в те участки, куда термоанемометром попасть затруднительно.

Глава 3: Возбуждение продольных возмущений цилиндрическим элементом шероховатости

Эта глава посвящена циклу экспериментальных работ по исследованию возмущений, возбуждаемых цилиндрическим элементом шероховатости.

В качестве модели крыла была выбрана модель скользящего крыла, профиль которой образован цилиндром и двумя сходящимися плоскостями. Диаметр цилиндрического элемента шероховатости составлял 1.6 мм. Высота выбиралась в диапазоне от 0.4 мм до 1 мм. Месторасположение шероховатости отсчитывалось от линии, соответствующей линии растекания при расположении крыла под нулевым углом атаки. В экспериментах (рис. 8) угол атаки выставлялся отрицательным от -1.2° до -12° для реализации благоприятного градиента давления над верхней плоскостью крыла.

Термоанемометрические измерения показали, что над верхней плоскостью крыла действительно реализуется благоприятный градиент давления.

На передней кромке крыла был установлен элемент шероховатости. Термоанемометрические измерения (рис. 9) показали наличие двух противовращающихся вихрей, один из которых вдоль по потоку затухает. В области ядра усиливающегося стационарного вихря был обнаружен пакет высокочастотных возмущений.

г

Звуковой генератор

Мост термоанемометра

Компьютер

Рис. 8: Схема эксперимента.

1000 2000 3000 4000 5000

1000 2000 3000 4000 5000

Г 5

1 Нг

1000 2000 3000 4000 5000

1000 2000 3000 4000 5000

Рис. 9: Распределение скорости в трансверсальном направлении при = 0 мм, спектры пульсаций скорости в характерных точках распределения скорости.

В работе показано, что в зависимости от скорости набегающего потока могут подключаться дополнительные нелинейные механизмы ламинарно-турбулентного перехода. В экспериментальной конфигурации при скорости набегающего потока 7.7 м/с высокочастотные возмущения не были обнаружены. Увеличение скорости до 10.4 м/с привело к появлению пакета волновых возмущений с выделенным частотным интервалом. Вдоль по потоку происходила трансформация спектра с заполнением низкочастотной составляющей спектра, что, в конечном счете, приводило к ламинарно-турбулентному переходу. При дальнейшем увеличении скорости набе-

Лампа

шероховатость

Ж,

Камера

Динамик

гающего потока амплитуда волнового пакета превысила 0.0 что привело к появлению в спектре кратных гармоник.

На картинах визуализации видно, что акустика большой амплитуды (80 дБ) из частотного интервала, соответствующего естественному волновому пакету вторичных возмущений, приводит к появлению дополнительных продольных структур (рис. 10).

и„= 10.4 м/с и.= 10.4 м/с

Без звука f= 1500 Гц

—-*— Г -ь-

г . /

ч :

\

I 50 тт. | | 50 тт.

Рис. 10: Влияние акустического поля большой амплитуды на стационарную структуру течения.

Линия красного цвета — линия симметрии крылового профиля, линия желтого цвета — линия перехода цилиндрической части профиля на плоскую, красные точки — положения

элементов шероховатости.

В то же время, использование акустического воздействия малой амплитуды (50.1 дБ) для возбуждения выделенной моды вторичного возмущения, позволило обнаружить резкое увеличение фазовой скорости с 0.5би„о до 0.63Ц» при переходе из линейной стадии развития возмущения в нелинейную.

Исследование структуры пристенного течения с помощью жидкокристаллической термографии натолкнули на мысль использовать ее для нахождения области максимальной восприимчивости к положению шероховатости (рис. 11). Для этого было решено использовать сразу несколько элементов шероховатости, чтобы на одной картине визуализации можно было определить эту область.

Для получения количественных данных эксперимент был повторен с использованием одиночного элемента шероховатости и термоанемометрических измерений на двумерной сетке таким образом, чтобы полностью захватить сечение продольной структуры. Из результатов измерений вычислялись интегральные характеристики для продольных структур и вторичных возмущений. Полученные результаты оказались в согласии с результатами, полученными с помощью жидкокристаллической термографии.

и„ = 9.2 м/с и„= 11.8 м/с и„= 14.6 м/с

Рис. II: Возбуждение стационарных возмущений набором шероховатостей. Линия красного цвета — линия симметрии крылового профиля, линия желтого цвета — линия перехода цилиндрической части профиля на плоскую, пунктирная линия зеленого цвета — область максимальной восприимчивости, красные точки — положения элементов шероховатости.

Глава 4: Введение возмущений двумерной ступенькой

В четвертой главе акцент смещается на исследование влияния двумерной ступеньки на структуру течения за ней. Для этой цели было выбрано две модели двумерной ступеньки: прямоугольная и клинообразная.

В экспериментах с прямоугольной ступенькой было показано дестабилизирующее влияние препятствия на развитие набегающих продольных структур, начиная с высоты 0.52 мм. Этот процесс сопровождается появлением дополнительных продольных структур и турбулизацией течения.

Обнаружено возбуждение продольных структур и самой двумерной ступенькой (рис. 12, г). На картинах визуализации они проявлялись, когда ее высота становилась больше 0.91 мм. Термоанемометрические измерения показали, что продольные структуры зарождаются на переднем крае прямоугольной ступеньки.

С помощью акустического возбуждения были исследованы характерные частоты вторичных возмущений, развивающихся на продольных структурах (рис. 12). Оказалось, что на продольной структуре за уединенным элементом шероховатости она составляет около 1800 Гц, а за двумерной ступенькой около 500 Гц.

В следующей серии экспериментов исследовалось течение за клиновидной ступенькой, ориентированной клином к набегающему потоку. Такая конфигурация была выбрана для того, чтобы выделить влияние заднего уступа. Визуализация методом жидкокристаллической термографии показала, что за клиновидной ступенькой формируются продольные структуры (рис. 13).Они, в свою очередь, приводили к появлению расширяющегося вдоль по потоку следа, характерного для турбулентного режима течения.

О Гц 1 500 Гц 1800 Гц

Рис. 12: Возбуждение вторичных возмущений акустическим полем частотой f (Г = 0 Гц для а, г; f= 500 Гц для б, д; f= 1800 Гц для в, е) при возбуждении стационарных возмущений только цилиндрической шероховатостью (а, б, в) и при взаимодействии с двумерной шероховатостью высотой Ььа = 0.91 мм (г, д, ё).

м м

Рис. 13: Возбуждение стационарных возмущений клиновидной ступенькой.

В третьей главе диссертационной работы описана методика определения области максимальной восприимчивости к положению шероховатости, в которой проводилось сравнение следов за одинаковыми уединенными шероховатостями, расположенными в разных точках. С ее помощью исследовалось течение в области клинообразной ступеньки и над ней (рис. 14). Выяснилось, что область максимальной восприимчивости лежит в области максимального утолщения. Удивительным оказалось и возбуждение продольных структур элементом шероховатости, установленным вплотную к ступеньке в области отрыва потока.

МММ

Рис. 14: Исследование восприимчивости к шероховатости вблизи двумерной клиновидной ступеньки с помощью трехмерных элементов шероховатости.

Заключение

В этой части приведены основные результаты, полученные в диссертационной работе и список публикаций автора по данной тематике.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Адаптирована методика жидкокристаллической термографии для исследования процесса ламинарно-турбулентного перехода на скользящем крыле.

2. Отработана и предложена методика обнаружения области максимальной восприимчивости продольных структур к шероховатости на передней кромке скользящего крыла (вскрыты физические механизмы). Методика имеет перспективу использования для разработки реального ламинаризованного крыла самолета.

3. Показано, что двумерная ступенька приводит к появлению периодических продольных структур. Выделено несколько механизмов, которые способствуют появлению продольных структур: усиление набегающих продольных возмущений, увеличение локальной восприимчивости к шероховатости поверхности, неравномерность отрывного вихря по трансверсальной координате.

4. Наблюдавшиеся в эксперименте вторичные возмущения развивались вблизи ядра стационарного вихря, а потому могут быть отнесены к синусоидальному типу (трансверсальная мода)

5. Обнаружено, что увеличение скорости набегающего потока влияет на максимальную амплитуду пакета вторичных возмущений. Это, свою очередь, может привести к появлению кратных гармоник на нелинейной стадии развития.

6. Установлено, что фазовая скорость вторичных возмущений на линейной стадии развития составляет 0.56 от скорости набегающего потока и увеличивается до 0.63 на нелинейной.

7. Обнаружено появление дополнительных продольных структур в результате нелинейного развития мод вторичных возмущений, возбужденных акустикой большой амплитуды (80 дБ).

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК

1. Толкачев С. Н., Горев В. Н., Жаркова Г. М., Коврижина В. Н. Экспериментальные методики изучения структуры вихревых возмущений, порождаемых точечным вдувом, на передней кромке скользящего крыла // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2012. Т. 7, вып. 2. С. 66-79.

2. Толкачев С. Н., Горев В. Н., Козлов В. В. Исследование возникновения и развития неустойчивости поперечного течения на передней кромке скользящего крыла методом жидкокристаллической термографии // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2012. Т. 7, вып. 2. С. 80-84.

3. Толкачев С. Н., Горев В. Н., Козлов В. В. Исследование возникновения и развития стационарных и вторичных возмущений в области благоприятного градиента давления на скользящем крыле // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2013. Т. 8, вып. 2. С. 55-69.

4. Толкачев С. Н., Горев В. Н., Козлов В. В. Исследование продольных вихрей за шероховатостью и их вторичной неустойчивости на передней кромке скользящего крыла II Доклады Академии наук. 2014. Т. 459, № 2, С. 178-181.

5. Козлов В. В., Грек Г. Р., Лнтвиненко Ю. А., Толкачев С. Н., Чернорай В. Г. Экспериментальные исследования локализованных возмущений и их вторичной высокочастотной неустойчивости в пограничном слое плоской пластины, прямого и скользящего крыла (обзор) II Вестник НГУ. Серия: Физика. 2014. Т. 9, вып. 4. С. 39-64.

6. Толкачев С. Н., Каприлевская В. С., Козлов В. В. Роль двумерной шероховатости в процессе ламинарно-турбулентного перехода в области благоприятного градиента давления на скользящем крыле II Вестник НГУ. Серия: Физика. 2014. Т. 9, вып. 4. С. 65-73.

Другие статьи

1. Tolkachev S. N., Gorev V. N., Zharkova G. M., and Kovrizhina V.N. Experimental methods of the study of vortex structures excited by point injection at the leading edge of the oblique wing II EUCASS Proceedings Series - Advances in AeroSpace Sciences, 2015 Vol.7, P. 585-604. [DOI: http://dx.doi.org/10.1051/ eucass/201507585].

Материалы конференций

1. Горев В. H., Толкачев С. H. Развитие продольных вихревых возмущений и их вторичной неустойчивости вблгаи передней кромки скользящего крыла II Устойчивость и турбулентность гомогенных и гетерогенных жидкостей: Докл. Всероссийской молодежной конференции. Вып. XII / Под ред. В.В. Козлова. Новосибирск, 2010. С. 87-90.

2. Толкачев С. Н. Зарождение продольных возмущений на передней кромке скользящего крыла II Материалы XLVIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Физика / Ново-сиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2010. С. 62.

3. Толкачев С. Н., Горев В. Н. Возникновение и развитие продольных возмущений на передней кромке скользящего крыла II Сборник тезисов, материалы Семнадцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-17): материалы конференции, тезисы докладов. Т. 1. Екатеринбург: издательство АСФ России, 2011 С. 527.

4. Толкачев С. Н., Горев В. Н. Возникновение продольных возмущений на передней кромке скользящего крыла II Материалы XLIX Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Физика / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2011. С. 65.

5. Толкачев С. Н., Горев В. Н. Визуализация возмущений на передней кромке скользящего крыла с помощью метода жидкокристаллической термографии II Материалы 50-й Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Физика неравновесных процессов / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2012. С. 28.

6. Толкачев С. Н., Горев В. Н., Жаркова Г. М., Коврижина В. Н. Экспериментальные методики изучения вихревых структур, порождаемых точечным вдувом на передней кромке скользящего крыла II Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии: Доклады IX Всероссийской конференции молодых ученых / Под. ред. В.В. Козлова. Новосибирск: Параллель, 2012. С. 268-270.

7. Толкачев С. Н., Горев В. Н., Козлов В. В. Исследование ранних этапов развития неустойчивости поперечного течения на передней кромке скользящего крыла методом жидкокристаллической термографии II Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии: Доклады IX Всероссийской конференции молодых ученых / Под. ред. В.В. Козлова. Новосибирск: Параллель, 2012. С. 271-272.

8. Tolkachev S. N., Gorev V. N., Kozlov V. V. Liquid-crystal thermography method for the study of stages of instability developing in the cross-flow on the leading edge of the oblique wing II International Conference on the Methods of Aerophysical Research, August 19-25, 2012, Kazan, Russia: Abstracts. Pt. 1 / Ed. V. M. Fomin. P. 236-237.

9. Tolkachev S. N., Gorev V. N., Zharkova G. M., Kovrizhina V. N. Experimental techniques of the study of vortex structures caused by point injection on the leading edge of the oblique wing II International Conference on the Methods of Aerophysical Research, August 19-25, 2012, Kazan, Russia: Abstracts. Pt. 1 / Ed. V. M. Fomin. P. 238-239.

10. Толкачев С. H., Макарова К. С. Исследование возникновения и развития стационарных и вторичных возмущений в области благоприятного градиента давления на скользящем крыле И Материалы 51-й Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Физика сплошных сред / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2013. С. 31.

11. Tolkachev S. N., Gorev V. N., Zharkova G. M., Kovrizhina V. N. Experimental methods of the study of vortex structures excited by point injection on the leading edge of the oblique wing И 5th European Conference for Aeronautics and Space Sciences, Munich, Germany 1-5 July 2013. CD-ROM.

12. Tolkachev S. N., Gorev V. N., Kozlov V. V. Research of formation and development of stationary vortices and its secondary instability after the roughness element on the leading edge of the oblique wing II 5th European Conference for Aeronautics and Space Sciences, Munich, Germany 1-5 July, 2013. CD-ROM.

13. Толкачев С. H., Горев В. Н., Козлов В. В. Исследование продольных вихревых возмущений и их вторичной неустойчивости, возбужденных элементом шероховатости на передней кромке скользящего крыла II Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии: Доклады X Всероссийской конференции молодых ученых / Под. ред. В.В. Козлова. Новосибирск: Параллель, 2014. С. 206-209.

14. Толкачев С. Н., Жаркова Г. М., Коврижина В. Н. Применение жидкокристаллических термоиндикаторов для визуализации структуры течения за локализованными источниками возмущений на передней кромке скользящего крыла II Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии: Доклады X Всероссийской конференции молодых ученых / Под. ред. В.В. Козлова. Новосибирск: Параллель, 2014. С. 210-213.

15. Каприлевская B.C., Толкачев С. Н. Визуализация течения за шероховатостями на передней кромке скользящего крыла II Материалы 52-й Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Физика сплошных сред / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2014. С. 35.

16. Tolkachev S. N. Liquid crystal thermography method for investigation the flow after the roughness element on the leading edge of the swept wing II International Conference on the Methods of Aerophysical Research, Abstracts. Pt. 1 / Ed. V. M. Fomin. Novosibirsk: Avtograph, 2014. P. 206-207.

17. Tolkachev S. N., Gorev V. N., Kozlov V. V. Investigation of cross-flow vortices and their secondary instability excited by the roughness element on the swept wing leading edge II International Conference on the Methods of Aerophysical Research, Abstracts. Pt. 1 / Ed. V. M. Fomin. Novosibirsk: Avtograph, 2014. P. 208-209.

18. Tolkachev S. N., Gorev V. N., Kozlov V. V. The role of localized roughness on the laminar-turbulent transition on the oblique wing II 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, St. Petersburg, Russia. September 7-12, 2014. ICAS 2014 proceedings. ISBN: 3-932182-80-4.

19. Каприлевская В. С., Толкачев С. Н. Роль двумерной шероховатости в процессе ламинарно-турбулентного перехода в области благоприятного градиента давления на скользящем крыле И Материалы 53-й Международной научной студенческой конференции: Физика сплошных сред / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2015. С. 32.

Ответственный за выпуск С.Н. Толкачев

Подписано к печати 8.07.2015 Усл. печ. л. 1.0, Уч.-изд. л. 1.0, Тираж 100, Заказ № 10 Формат бумаги 60x84/16

Отпечатано в типографии издательства «Параллель» 630090, Новосибирск-90, Институтская, 4/1