Устойчивость пограничного слоя и переход к турбулентности на поверхностях с теплообменом тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

¡70 0.1

Российская академия паук Институт «ЫСОКИХ температур

На правая руиспнсст

УДК 332.328

Вублпгтс© Пваиовт

УСТОЙЧИВОСТЬ ШТАШЧВСГО СЛОЯ 0 ПЕРЕХОД К ТУРБУЛЕНТНОСТИ НА ГШЕРШХГШХ С ТЕШОСШЕНИ

01.04.14. - теплофсяка и молвпулярвзя филна

Автореферат дассертадов на соискание учено* стелен* кашэтеттч физико-математических наун

Москва - 1993 г.

Работа выполнена в Научно-производственном отъединении Мавиностроения

Научные руководатед:,: Кандидат физико-математических наук В.к». Фсшчев Официальные оппоненты: доктор физик о-математических

наук В.Я. Левченко кандидат технических наук В.К. Виков

Ведуцая организация: Энергетический институт

им. Г.II. Кржижановского

Запита состоится фф/ёЖ 199^г. в / 0 часов на заседании специализированного совета К 002.53.02 Института высоких температур по адресу: 127412 Москва, Ижорская ул.. 13/19, ИВТ РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИВТ РАН

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета

к.фтм.н. Медвешая Н.В.

©Научное объединение "ИВТАН" Российской академии наук, ТЭ'

ОБВАЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тею. Проблема перехода лажнарного пограничного слоя в турбулентное состояние на протяжении нескольких десятилетий является актуальной задачей аэродинамики. Это обусловлено необходимостью ревеяня важных практических задач, связанных с управлением пограничным слоем, с целью снижения сопротивления трения летательных аппарат«» в авиашш, снижения тепловых нагрузок аэрокосмических аппаратов, а также расчета их аэро-диваютеских характеристик. В неменьаей степени исследования такого рода стимулируется все более шротам применением г аз се в качестве рабочей среды в энергетических установках п ядернкх реакторах, т.е. там. где имеет место значительные градиенты давления и высокие тедаературн, и возникает проблемы интенсификации теплообмена яла умеяьиения тепловых потоков к элементам конструкций.

С другой стороны, изучение процесса возникновения турбулентное^ в пограничном слое является составной частью более обвей фундаментальной проблемы возникновения и описания турбулентности. .

В настоящее время внимание многих исследователей направлено непосредственно на ревение задач ламшаризашга. Традиционно наиболее эффективным способом ламикарязашга пограничного слоя газа считается охлаждение поверхности, а также отсасывание пограничного слоя. Однако, совсем недавно было установлено, что нагревании поверхности по определенному заколу может приводить такзе к значительное стабилизации пограничного слоя газа, а охлаждение я его дестабилизации. При этом отрицательный градиент тетературн

поверхности оказывает стабйхизируюаее йоздевствае на пограничный слоа, а положительный дестдйУй^упфе. Поэтому дальнейшее исследование факторов, вливддагаиереход остается актуальной задачей.

Все предадуияе работы, посвященные изучению устойчивости плоеного дозвукового пограничного слоя газа, исследовали развитие только плоских волн Толмина-Елахтинга. опираясь га известную теорему Сявайра, утверждаювйтэ, что задача расчета наклонных вата сводится к двумерное задаче с кеньгам числом Рейзольдса. В результате делается вывод, что наклонные волны, "менее опасны" дяя перехода, чем прямые. Цдгако в данное работе показано, что этот вывод неприменим к пограничному слов при рассмотрении прос-зрвдетвенноа неустойчивости. Таким образом, изучение в&злонных волн, т.е. голн Толмина-Жлихтанга, бегущих под ненулевым углом к направлении основного течения имеет болыюе значение дяя пони-

и списания процесса возникновения турбулентности в погра-

\

нпчном слое.

Целью работы шляется теоретическое цс-^едоэаниа агашння 1£иравания поверхности в «ирском даапазоае т-^дератур £ изменение температурного фактора в диапазоне ог 1.0 ¿о 5.0) при калн-чзм отрицательного градиента давления па устойчивость я переход плоского дозвукового ламинарного пограничного слоя газа: исследование устойчивости наклонных ваян Таликна-^днхшнга а плоском изотермическом пограничном слое, а также рола этих ваш в процессе переход к турбулентному режиму течатж вссладоБзнне развития наклонных волн в плоском пограничной слое пра наличии окопных теж^турюх граничных условна.

Научная нсаизна. Теоретически показано, что рашомерво«

нагревание поверхности мелет привести к стабилизации двумерного дозвукового пограничного слоя газа при наличии отрицательного градиента давления. Впервые исследована устойчивость наклонных воля Толмина-Влихтинга в плоском изотермическом, а также неизотермическом дозвуковом пограничном слое газа. Теоретически с помощью численных расчетов показано, что наклонные волны могут играть существенную роль в процессе перехода ламшарного пограничного слоя в турбулентный режим. Наклонные волна принципиально отличается от прямых тем, что они имеют трехмерную завихренность. Таким образам, впервые показано, что усиление трехмерных структур в плоском дозвуковом пограничном слое газа происходит ухе в линейной области развития неустойчивостей.

Практическая ценность. Результаты работы имеют важное значение для решения проблемы управления пограничным^ слоем и, в частности, для решения задач обтекания. Поэтому они могут быть рекомендованы к использованию при проектировании перспективных образцов авиационной и космической техники, судостроении, а также при разработке и эксплуатации силовых энергетических установок, ядерных реакторов и в криогенной технике, где огромюе значение имеет состояние пограничного слоя.

Разработана методика и создано програмное обеспечение, позволяющее проводить численное исследование влияния различных факторов, влияющих на устойчивость пограничного слоя, а также более точно и надежно определять точку перехода к турбулентному режиму течения с учетом иаклонных волн, используя различные полуэмпирические методы.

Достоверность результатов обеспечивается обоснованным использованием известных математических методов, тщательным тести-

рованием вычислительных програм« для расчета плоских волн посредством сравнения результате« расчетов с известными в литературе теоретическими и экспериментальными данными. Тестирование вычислительных программ для наклонных волн производилось с помощью сведения задачи расчета характеристик наклонных волн к плоской задаче для тех классов автомодельных течений, где такое преобразование строго математически обосновано. На защиту выносится:

- результаты численного исследования влияния теплообмена на поверхности тела на устойчивость плоского дозвукового пограничного слоя газа при наличии градиента давления в широком диапазоне изменения температур обтекаемой поверхности (изменение

от 1.0 до 5.0): '

- обоснование неприменимости выводов из теоремы Сквайра относительно того, что наклонные волны "менее опасны" для перехода в двумерном дозвуковом пограничном слое газа:

- принципиально новое положение о влиянии наклонных волн Тол-мина-Влихтинга на процесс перехода ламинарного режима течения в пограничном слое в турбулентный:

- результаты по исследованию устойчивости наклонных волн Толми-на-Илихтинга. а также их роли в процессе перехода как при нагревании поверхности так и при охлааденин.

Апробация работы и публикации. Основные результаты проведенных исследований были представлены на V Всесоюзной конференции по проблемам механики неоднородных сред и турбулентных течений (Одесса, 1990), Международной конференции "Математические метода в механике жидкости и газа" (Новосибирск, 1991), а также опубликованы в (1-41.

Структура и объем диссертаций. Диссертация состоят из введения. трех глав, заключения и списка литературы.

СОДЕРЯАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель исследования, указаны основные положения, которые выносятся на задату, а также кратно изложено содержание диссертации.

В первой главе рассматривается устойчивость двумерного дозвукового пограничного слоя газа на поверхности с равномерным распределением температуры и наличии отрицательного градиента давления при степенной зависимости скорости внеснего течения: ц, ■ %х". где в - безразмерный параметр градиента давления. Сформулирована постановка задачи об устойчивости пограничного слоя газа на нагреваемой поверхности при наличии градиента давления с учетом переменности физических свойств газа (Я). Получены уравнения, описывахвде развитие малых возмущенней («1.2). система уравнений для получения характеристик среднего течения в температурном пограничном слое со степенной зависимости» вязкости от тешературы (§1.3), изложена методика численного ревензя полученной краевой задачи на собственные значения (§1.4).

Исследования проводились в диапазоне изменения г от 0. что соответствует плоской пластине до 1.0, что соответствует критической точке. Было установлено, что при больших градиентах давления (а ^ 0.2) поведение характеристик устойчивости качественно отличается от поведения характеристик устойчивости щи небольгях градиентах давления (о з 0.15).

Результата численного исследования устойчивости температурного пограничного слоя газа при сильном градиенте давления изло-

жены в 42.1 Вывода, которые следуют из анализа этих результатов, прямо противоположны слаживаемся представлениям о влиянии равномерного нагревания на устойчивость пограничного слоя. На Рис. 1а представлены результат вычисления кривых нейтральной устойчивости для безразмерного градиента давления ж -1.0 (критическая точка). Втриховая линия на всех рисунках отвечает изотержческим условиям, т.е. rw~ - 1.0, где Tw -

температура поверхности тела, Тв - тешература газа вне пограничного слоя. Цифда на Рис. 1а, 2а, За отвечают различным теше-ратурным факторам: 1 - - 2.5, 2 - 4.0. 3 - 5.0. Число Рейнольд са во всех главах вычислено по толчине пограничного слоя: Ке • а безразмерный частотный параметр F -

Видно, что с увеличением тешературного фактора кривые смещаются вправо, минимальное критическое число Рейнолздса Rekrmin увеличивается, область неустойчивых частот сужается, что говорит о стабилизирующем воздействии теплообмена на устойчивость пограничного слоя.

Особенно сильно стабилизируювдй эффект нагревания виден из рассмотрения Рис.2а, где представлены зависимости интегральных инкрементов нарастания возмущений J, т.е. величин, которые обычно определяются в эксперименте, для частотного параметра F -1.5' 10~* от числа Рейноладса Ке при ■ - 1.0. Видно, что с увеличением температурного фактора возмущения сильно подавляются. Эти данные особенно интересны с точки зрения практического приложения, т.к. многие существующие методы определения точки перехода ламинарного режима течения в пограничном слое в турбулентный ис-лольг уют эти величины, в частности вироко известный "еп-метод".

На Рис.За представлены безразмерные профили средней скорое-

ти для критической точки в зависимости от безразмерной координаты п. полученные численным расчетом. Видно, что в результате сильного нагревания. запалнешость.рр<4иля значительно увеличивается, нагретые слои газа сильно разгоняются под воздействием градиента давления, что и является основной причиной сильной стабилизации пограничного слоя.

Таким образом, результаты исследований показывают, что при наличии достаточно больного отрицательного градиента давления наблюдается "аномальное" влияние температуры поверхности на устойчивость пограничного слоя, а именно его стабилизация дане при равномерном нагревании поверхности.

В 52.2 изложены результаты исследования влияния нагревания поверхности тела при наличии слабого отрицательного градиента давления (в * 0.15) на устойчивость ламинарного пограничного слоя газа. Поведение характеристик устойчивости при малых значениях параметра градиента давления качественно отличается от приведенных в 52.1. При слабых нагреваниях поверхности, также как и считалось ранее, наблюдается дестабилизация пограничного слоя, однтко дальнейаее увеличение тешературы поверхности прн-водит к току, что нагревание начинает действовать как стабилизирующий фактор. Тежературвый фактор при котором имеет место "реверс" зависят от значения градиента давления. Для а - 0.1, например, это чмеет место при ^ - 1.5.

На Рис.16 приведены кривые нейтральной устойчивости ва плоскости безразмерной частоты Г ш числа Рейвольдса Ве доя в » 0.07 при следующих значениях тешературного фактора 1 -- 2.0, 2 - 3.0, 3 - 4.0. Видно, что при сравнительно небоЛь-тх значениях (* 1.5) наблюдается уменьоение юшималыых

критических чжзол Рейиолвдаа Ке|сг|а1п и расщг.«енае ой>ьасш кяус-хойчавнх часхст, о з^теа их увеличьте п су^ои^е указанной области при дальнейпеы увшшчешем Тзг, ищшер, Ерк р/ 2.0 Кекгш1п л:злъ кззначетелшо укадькается, а ¡фя - 4.0 опо увеличивается пр.чблизателшо ® 2.4 раза, что сотъе*стщет уве-^анчежао учасгка ламинарного обтегошая почти к о раз.

На Рис.£б прздстанлеш эвщеиаостЕ ^лреиеитс©

гарастания возмущений 3 в закаскксоти от -¡ггсла Ре£ло«ьдса Ее прн Г - 7.3-10"^. Видно, что при сраыштелыю гхЛкхкьхж тсшера^ф-тас факторах возмущения иараотазот сильнее, ч;:,. а ызот^зчесзмг условиях. Прк большие значениях наоборот, нйкрейгп'щ взрастания возмущений иогут бить суцесзвекло кг^из кзотерхзчэезшх. Полное объяснение такого немонотонного влляшз! стел еж ншзотср-¡¿ичности на характеристики устойчивости являемся песыгз затруднительном. Одшшо повышение устойчивости при большх зшчгшхпх ¥>ы, по-пздиыоыу, связано со значительно болшгй наполненностью" профиля скорости в пристеночной сбг^сп: по сравнению с изотеразз-чееккмп условияш. Это когно надеть еэ рес-у.пьтатш чзелегошх расчетов профиля средней скорости, приведение ва Рис.36.

Таким образом, установлено, что да^е слабый отркцэтелышЗ градиент давления (а 5 0.15) оказывает значительное влияние ва харглтеристгага устойчивости ва нагреааеней поверхности. 14® достаточно сальном нагревании устойчивость пограничного слоя может быть значительно внзе, чем в изотермических условиях, например для рассматриваемого случая в ° 0.07 это имеет место при * 2.5.

Во второй главе рассматривается устойчивость двумерного дозвукового пограничного слоя газа на изотермической поверхности

г.

по отношению к наклонным волнам Толюша-Ьлихтинга, т.е. волнам, бегучим под ненулевым утлом к направлению основного течения. В §1 обосновывается необходимость изучения наклонных волн. Доказывается неприменимость выводов из теорем* Сквайра о том, что наклонные волны "менее опасны" для перехода, чем пряше даже для плоского дозвукового течения.

В §2 формулируется общая для 2-й и Э-й глав постановка задачи вычисления характеристик устойчивости наклонных волн Толми-на-Шлихтинга в ламинарном погранично« слое с учетом переменности физических свойств газа на поверхности с заданной функцией распределения температуры. В приближении локальной плоскопараллель-иости получена система уравнений, описывавдая развитие малых возмущений. Изложена методика численного решения задачи на собственные значения модифицированным методом ортоговализаши.

Результаты численного расчета характеристик устойчивости для наклонных волн в двумерном кзотершческом пограничном слое газа представлены в «3. Здесь сплоцная линия относятся к наклонной волне, штриховая - к пряной. На Рис.4 приведена кривая нейтральной устойчивости, построенная для прямой и наклонной волн. Штриховая линия - левая ветвь кривой нейтральной устойчивости, построенная для прямой волны. Правые ветви кривых для

I

обеих волн совпадает. Видно, что в области достаточно низких частот минимальные значения чисел Рейнольдса потери устойчивости для наклонных волн фиксированной частота становятся ниже, чем для прямой волны, а диапазон неустойчивых частот расниряется. Это с особенной отчетливостью ввдьо из зависимости локального коэффициента нарастания возмущения от числа Рейнольдса. Предо-тавленноД ка Рис.5а. На Рис.56 приведены зависимости утла х мех-

ду вектором средней скорости и направлением распространения волны при котором имеет место максимальное ее усиление от числа Рейнольдса. Видно, что вблизи левой ветви нейтральной кривой этот угол принимает максимальное значение, затем уменьшается до нуля при некотором значении Re. Найбольдее значение угла наклона имеет место в начале этой области. Это значение увеличивается с уменьшением F и в пределе F ♦ 0 приближается к 90". Результаты расчетов интегральных инкрементов нарастания приведены на Рис.5в. Видно, что величины J, вычисленные для наклонной волны, могут быть значительно выше соответствуй?« значений для прямой волны, причем чем меньше безразмерный частотный параметр F различие становится более ярко выраженным.

На Рис.6 приведены зависимости локалыих коэффициентов усиления от угла наклона волны, вычисленные для фиксированного значения F и четырех различных значений Re: 1 - Re'103 - 1,3: 2 -1,5: 3 - 1,7: 4 - 2.0. Из приведенных графиков можно проследить езолюцию этих зависимостей при движении наклонной волны от левой ветви кривой нейтральной устойчивости к правой.

№ Рис.7 представлен» зависимости максимальной величины Jeix го всего диапазона неустойчивых частот от Re для прямой и наклонной волн. Видно, что. начиная уже примерно с J.^* 1.2, расчет с учетом наклонных волн дает значительно больаее усиление, чем традиционный двумерный.

В §3 анализируется результаты эксперимента, проведенного в Калифорнийском Технологическом институте Robey H.G. по исследовании развития наклонных волн Толжна-Влихтянга в двумерном дозвуковом пограничной слое. Необычное поведение возмуцений, полученное в эксперименте, можен бт.ь объяснено в рейсах линейной

F-ÍOs

а)

Г__

60- —— И

о 4----

О 1.4 Z0

5)

JiD'1

Га с. S

'Рис. 8

теорпа пздродязакгсеетоЗ уютоЯчявостя в свете полученгмх в дан-поЭ рг.СоТ'3 результатсо без пре^тпологепия о сузцесшсвашэ до~ nojravt^irfûro ;îchïe3kз усзяенля вола, предложенного ¿втором етсперппеята.

Тсидя образа: попололо, что в отдало от сбгзелрпнятого пред-стсплепет, в плоско:;, дозвупспсм пограничном слое наклонные оолнн ïîoryr играть сузеслгеппув роль в процессах перехода п турбулеит-noit/ pezînzy течежи, а такжа сил исгут пкеть ке!Пг~ла зиаченпя *55сел Рейтолвдса потерн гстсйчивоста, более шсолпэ спяреиенти гмрастапгл и послугить црэчетоЗ более рашего возтлшсзеггы турбулентности.

R третьей глзсо. Дапнйя глава посвядеет исследован;es влия-шз1 акяаздаия (51), а тгляе нагревания (52) па устойчивость взилонше: вата Таътгна-Элахтакга в двумерном доззуковон пограничное слое газа. В последнее время установлена возмоэяость стабилизации дозвукового пограничного слет газа с помощью нагре-эекия. Вперпке это было обяэруяено в теоретических расчетах В.У. Фоетчева и Ю.В Лебедева. Позднее этот результат получил экспериментальное подтверждение кая з условиях яонтролрфуекк возмущений. создаваемых т-фпрттзй лентой. тал п в условиях естесгвен-ного фока агродплаютесясй трубы в ИГЛУ СО РАН. Поэтому представляет интерес Есследовзгпте влияния наклонных волн па процесс перехода щуя сяозшнх температурных граничных условиях. 3 Я рассматривается устойчивость пограничного слоя при охдаадвшга передней частя пяастша. Исследсвалось иеаголько варгаптоз склаз-дения, отвечающих различным скоростям течения газа.

Рассмотрен Рис.8, где приведены расчеты кривых нейтральней устойчивости для наплоннсЗ я прямой волн. Распределение теодера-

"3

1 KJ

туры поверхности приведено в верхнем правом углу. Такое распределение температуры грубо аппроксимирует реальное распределение температуры поверхности пластины при ее постоянном охлаждении до Кег и дальнейшем охлаждении некоторой части пластиш за счет конвективного переноса тепла до Ке^. Правые ветви кривых совпадают. Левые же ветви, вычисленные для наклонной волны, начиная с некоторого значения Г или Ее идут левее ветви для прямой волны и, следовательно, устойчивость по отношению к наклонной волне ниже. На Рис.9а приведены зависимости угла наклона х для волны, распространяющейся с наибольшим инкрементом нарастания от числа Рейнолвдса. Видно, что в начале волна наклонная, а начиная с некоторого расстояния от передней кромки пластины она переходит в прямую.

О более низкой устойчивости Пограничного слоя по отношению к наклонным волнам можно тай*е суДОЛ. по интегральным коэффициентам нарастания возмущений Л, представленных на Рис.96 в за висимости от числа Рейнолвдса Ее. Вйэод аналогичен сделанному вше: наклонные волны обладают меньаей устойчивостью. Количественные расхождения очень значи£елШг. Йелячина Л. вычисленная для наклонной волны, может быть виде соответствующей для прямой в несколько раз. а это значит, что ажлитуда волн могут различаться на порядки.

На Рис .10 представлены зависимости максимальной величины ^ для прямой в наклонной волн. Видно, что, начиная уже примерно с 2.5, расчет о учетом наклонных волн дает звачи-" тельно большее усиление, чем традиционный двумерный, т.е. расчет с учетом наклонных волн дает более низкое значение числа Рейнолвдса перехода к турбулентному режиму течения.

В Ь2 рассматривается несколько видев нагревания пластины. На Рис.11 приведены нейтральные кривые при локальном нагреве части пластины на некотором расстоянии от передней кромки. Распределение темгературы приведено в правом верхнем углу. Видно, что область неустойчивости на плоскости (F.Re) носит необычный характер - является двусвязной как для прямых волн так и .для наклонных, причем одна из них замкнута. Ее появление обусловле- с но локальной потерей устойчивости в области нагревания и стабилизирующем воздействии отрицательного градиента тешературы, вторая область "более устойчива", чем изотермическая.

Сопоставление кривых нейтральной устойчивости показывает, что также как и в случае изотермического пограничного слоя, наклонные волны более неустойчивы, чем прямые, однако на этих рисунках различие не очень значительно, что нельзя сказать о приведенных ниже интегральных инкрементах нарастания.

На Рис. 12а представлена зависимость угла наклона х для волны, распространяющейся с максимальным локальным инкрементом нарастания. Видно, что волна, обладающая наибольшим инкрементом нарастания, имеет максимальный угол наклона на некотором расстоянии от левой ветви крипой нейтральной устойчивости.

На Рис.126 изображены зависимости для интегральных инкрементов нарастания. Качественный вывод аналогичен сделанному вы-ие. Однако количественные расхождения могут быть очень велики. Величина J. вычисленная для наклонной волны может быть бсльое соответствующей для прямой в несколько раз, а это значкт, что адалитуды нарастающих возмущений могут различаться на поряда*. Из Рис.126, например, следует, что расчет усиления волны безразмерной частоты F103 - 6.5 дает значение ажлитуды почти в 150

раз большее при учете наклонных волн.

Если учесть, что расчет интегральных инкрементов нарастания леяит в основе полуэмпирических методов предсказания перехода к турбулентному течению, в частности нироко распространенного "еп-метода", можно сделать следуйте выводы. Из Рис.13 видно, что согласно -методу" переход п^и традиционном двумерном исследовании имеет место при Ре - 2.05-10э. Для изотермического хе пограничного слоя Ке - 1.88-103. Таким образом, из двумерного анализа следует, что имеет место стабилизация пограничного слоя. Трехмерный хе «¡надо» дает значаще числа Рейнольдса перехода Хе - 7.3-102. т.е. имеет место сильная дестабилизация пограничного слое. В этом случае необходимое для перехода усиление волн достигается ухе для частот находя^хся в замкнутой области нейтральной кривой. Это обстоятельство иожет иметь большое значение, так как восприимчивость пограничного слоя к различным частотам различна.

Таким образом, впервые проведенный анализ устойчивости температурного ламинарного пограничного алая по отношению к трехмерным возмущениям показывает, что при охлаждении или нагревании поверхности, также как и в изотермическом пограничном слое, эти волны могут обладать значительно большая инкремента)« нарастания, чем пряже волны и в этом самсле они "более опасны" для перехода к турбулентному режиму течения. Анализ, проведенный на основании эволюции двумерных возмуцений может давать не только заниженные значения критических чисел Рейнолвдса, но и приводить к ошибочному выводу относительно возможности стабилизации лаюнарного пограничного слоя.

Усиление наклонных волн имеет принципиальное значение, пос-

JC to '

6\ J

о

J-

10

J-10

6 j •

0 •

12 WD' %

a)

«tf0'

?uc9

/

.... / У У

/ /

F to

1»

9.9

1Z Rfto

-1 0

Тис. 10

0

OS 0.1 tyO

a)

, 10

as ar i) wo Тис. 1Z

- 1 ■

*

Х\ \ V. ! !

X • M

\ л.у Ч** *

Tue H

: /

Ii 1 h' ( ! i i 1 . , ' ff ! A //

fr. 1 / i ■ i

fue 15

кальку они обладает пространственной завихренностью, и, таким образом, усиление трехмерных структур происходит ухе в линейной области развития неустойчивостей, а не является только результатом нелинейного взаимодействия неустойчивостей на нелинейное стадии их развития, что имеет огромное значение для понимания процессов, происходя®« в последуй®« областях.

В заключении сформулированы основные выводы работы:

1. Проведено исследование влияния теплообмена при равномерном нагревании поверхности на устойчивость двумерного дозвукового пограничного слоя газа при наличии отрицательного градиента давления в кроном диапазоне температур (изменение в диапазоне от 1.0 до 5.0). Показано, что при наличии достаточно больного отрицательного градиента давления (■ & 0.2) насаждается "аномальное" влияние температуры поверхности ва устойчивость пограничного слоя газа, э нмедао его стабажзадая при нагреве.

2. Показано, что даже слабый отрицательный градиент давления С ■ 5 0.15) оказывает значительное влияние на характеристики устойчивости при нагревании поверхности, причем при достаточно сильном нагревании устойчивость погреюлогэ слоя может быть значительно выше, чем в изотермических условиях. При слабом же нагреве устойчивость пограничного слоя уценивается, что находится в соответствии о общепринята»« представлениям! о влиянии

нагревания на устойчивость течения в пограничном слое. Значение

#

температурного фактора при котором начинается стабилизация пограничного гяоа зависят от градиента давления.

3. Впервые исследовалась устойчивость наклонных волн Толми-на-Ялихтинга в двумерном дозвуковом пограничном слое газа. Показано, что наклонные волны могут играть определяющую роль в про-

цессах пер&хогэ в ^урСудентяожу режиму течения. Osa могут иметь кеньга ^тчешя чзсел Рейяальдса потери устойчивости, более еы-согаз езкремелта згрзстанкя а приводить к более раннему эознёк-нсоези» турбулентности. Важное значила пиеет тот факт, что в-лскоые балла ekssï трехмерную структуру, т.е. трехмерную завкх-рейность, уза з лззейноЗ области развития неустойчавостей, что esjôst стройное гзэтенав дяя процессов, проасходядах а нелинейной оЗластн.

4. Елерзне проведен анализ устойчивости двумерного дам;шар-ного дсснуксзого пограничного слоя по отноаешш к трехмерным BOSîiygeHEHH при валзчки теплообмена. Установлено, что при озслаж-деязн али нагревания поверхности, также как п в изотермическом погранична сдое, эта волны могут обладать значите»«-;о большая гЕЕфенггггоьз кнрзстзшет. чек пряше волны. Показано» что анализ, щхшеденкнй ва основе азояшии двумерных возмущений натет давать не -галеас закЕгк-гжч знзчеккя критических чисел Рейксдьдоа, но к приводить к с=кбочнону вшгоду относительно возмагг-Т'СТЛ стабилизации ^5ззкзр.чсггогракичнсго слоя.

По теме дяссерташя опубликованы 4 печатжэ psûûîa. Осяоа-нне результаты содержатся е работах:

1. Bytt. .-ксв O.P.. î-жкчев В.Ы. Устойчивость, пограничного слоя гасл .а нагреваемой коверхности гтра слабом, лтршттехьном n^ieirre давления // ШТФ. - 19Э2. - 3 2.

2. 8.У..Бубликов D.H. Устойчивость температурного дамк-зщхчсго пограничного слоя на поверхности о отритателькаи грздкентси давления // Сиб. Физ. Техд. журим»- \Q3Q.~ Сер. ?е,чл. взук. - Еып.З

3. Еусиняов В.Й.. £смачев В.M. Об устойчивости взхлошщ; вазы

в плоской дозвуковом пограничном слое // ШТФ.- 1992. - V 3. 4. Буйянясв D.H., ♦смиче® В.И. Устойчивость ваклоиннх ваш в ламинарном пограничном слое на нерввниксрно нагретое поверхности. // ТВТ. - 1993 -Т.31. 9 2.

Ю.И.Бубликов

УСТОЙЧИВОСТЬ 1ЮГРАНИЧН0Г0 CT.Ü. Я Rdr'bXU Л ТУР W.^HTrk. С ГИ НА ПОВЕРХНОСТЯХ С ТёГшоО&йгЛ-и

Автореферат •

Подписано к ::(.*иити 9.12.УЗ ?"Cvei/JC

Печать съестная Уч.лап.л. « ,4 Уел .печI .¿t-

.7 bbb Ти,-«:< 1С*. г»к:<. :'«. er.;' j?h.

АЛ "I лно", Икорская у т..,'.'- '. ■>