Влияние повышенной внешней турбулентности и акустического поля на пространственную структуру пристенных градиентных течений

Брыляков, Антон Петрович

Влияние повышенной внешней турбулентности и акустического поля на пространственную структуру пристенных градиентных течений тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

Брыляков, Антон Петрович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Новосибирск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2005 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.05 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Влияние повышенной внешней турбулентности и акустического поля на пространственную структуру пристенных градиентных течений»

Автореферат диссертации на тему "Влияние повышенной внешней турбулентности и акустического поля на пространственную структуру пристенных градиентных течений"

На правах рукописи

Брыляков Антон Петрович

ВЛИЯНИЕ ПОВЫШЕННОЙ ВНЕШНЕЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ И АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ПРОСТРАНСТВЕННУЮ СТРУКТУРУ ПРИСТЕННЫХ ГРАДИЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ

01.02.05 - механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск-2005

Работа выполнена в Институте теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича Сибирского отделения РАН

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор

Жаркова Г алина Михайловна

доктор физико-математических наук, профессор

' . Козлов Виктор Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник

Бердников Владимир Степанович, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Костомаха Владимир Алексеевич.

Ведущая организация:

Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского

Защита состоится "_"___2005 г. в__часов

на заседании диссертационного совета Д 003.035.02 по присуждению ученой степени доктора наук в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН по адресу: 630090, Новосибирск-90, ул. Институтская, 4/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГОМ СО РАН.

Автореферат разослан "_"____2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук Засыпкин И. М.

100 6-4 . <*/

£9454 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современном турбостроении наблюдается тенденция к уменьшению количества решеток лопаток компрессоров и турбин с целью снижения массы и стоимости всей установки, и, соответственно, к увеличению аэродинамической и тепловой нагруженности каждой решетки. Один из принципов, принятых при проектировании, заключается в том, чтобы допускать состояние пограничного слоя на стороне разрежения лопаток близким к отрывному. Это значит, что ошибки, допущенные в проектировании, могут привести к значительному расхождению характеристик. Соответственно, возрастают требования к точности расчета пограничного слоя. Кроме того, структура пограничного слоя в значительной мере определяет распределение тепловых потоков, точный расчет которых особенно актуален при проектировании охлаждаемых лопаток турбин, работающих в условиях высоких температур. Вместе с тем имеющаяся информация о физических механизмах, ответственных за формирование структуры пограничного слоя, очень ограничена.

Качественно состояния пограничного слоя, имеющие место при обтекании лопаток турбомашин, аналогичны состояниям, возникающим при обтекании крыла самолета. На подветренной стороне лопатки, где градиент давления неблагоприятный, возникает отрывной пузырь и переход к турбулентности. Также при определенных условиях может возникать срыв потока с передней кромки, что приводит к таким крайне нежелательным явлениям в работе компрессоров, как вращающийся срыв и помпаж. На наветренной стороне лопатки градиент давления благоприятный, соответственно формируется устойчивый пограничный слой, в котором, однако, возможно возникновение продольных структур, изменяющих распределение тепловых потоков. Существенной особенностью задачи обтекания лопаток турбомашин является высокий уровень возмущений различной природы, проникающих в пограничный слой. Обтекание лопаток турбин и компрессоров происходит при высокой степени турбулентности потока. Кроме того, внутри турбомашин высок уровень акустических возмущений, в спектре которых наряду с широкополосным шумом присутствуют выделенные частоты, определяемые частотой следования лопаток и ее гармониками. Актуальность темы диссертации обусловлена слабой изученностью механизмов влияния внешних возмущений различной природы на структуру пристенных градиентных течений, часто встречающихся на практике.

: (йафСЙ#«ИОНАДЬНАЯ 1 БИБЛИОТЕКА |

с.< «а

градиентом давления при малых дозвуковы:

Мьнтмсял |

19 «у жже/с^А^

а) влияние сеточной турбулентности на крупномасштабные вихри, возникающие в области срыва и на структуру присоединенного течения с ламинарным отрывным пузырем на прямом крыле малого удлинения;

б) механизм акустического возбуждения продольных структур при переходе к турбулентности в локальных областях отрыва на прямом крыле.

в) структура потока, формируемого турбулизирующими сетками, обычно применяемыми в аэродинамическом эксперименте;

г) общие характеристики возникновения и развития стационарных продольных структур в пограничных слоях с благоприятным градиентом давления при повышенной внешней турбулентности.

Научная новизна

-Впервые получены качественные данные о влиянии повышенной внешней турбулентности на трехмерные вихревые структуры в срывном течении. Покачано, что повышенная внешняя турбулентность делает срывной режим обтекания гистерезисным;

-впервые выполнена термоанемомегрическая визуализация трехмерного искажения двумерной волны неустойчивости с образованием продольных структур в локальной области отрыва на прямом крыле;

-показано, что проволочные сетки, применяемые в аэродинамических экспериментах доя увеличения степени турбулентности потока нельзя рассматривать как генераторы однородной турбулентности. Показано, что пограничный слфй, возникающий при обтекании тел чувствителен к пространственной -неоднородности потока, турбулизированного сеткой;

-впервые ЯВучен процесс формирования стационарных продольных структур в присвоенных течениях с благоприятным градиентом давления. Показано, что вблизи передней кромки пространственная структура пограничного слоя определяется пространственной структурой неоднородностей набегающего потока, а ниже по потоку выделяются продольные структуры, являющиеся наиболее быстрорастущими в данном пограничном слое;

Достоверность результатов обеспечена применением универсальных и отработанных методик экспериментальных исследований, повторяемостью исследуемых физических явлений з экспериментах, проведенных в разное время. Полученные данные не противоречат опубликованным результатам для изучаемых течений.

Научная и практическая ценность. Полученные в работе данные о физических явлениях, определяющих структуру пограничного слоя с градиентом давления при повышенном уровне внешней турбулентности и акустических колебаний, могут быть использованы для верификации теоретических подходов, совершенствования инженерных методов расчета трения и теплообмена, а также для разработки новых методов управления пограничным слоем в различных технических устройствах.

На защиту выносятся

-результаты визуализационных термоанемометрических исследований влияния повышенной внешней турбулентности на крупномасштабные вихревые структуры в срывном течении;

-результаты визуализационных исследований влияния повышенной внешней турбулентности на структуру присоединенного течения с ламинарным отрывным пузырем;

-результаты визуализационных и термоанемометрических исследований характеристик и процесса формирования продольных структур в ламинарном отрывном пузыре на прямых крыльях;

-результаты термоанемометрических исследований пространственной структуры потока за проволочной сеткой и ее эволюции вниз по потоку;

-результаты визуализационных и термоанемометрических исследований процесса формирования стационарных продольных структур в пограничном слое с благоприятным градиентом давления под воздействием неоднородностей набегающего потока.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на семинарах Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, ЦАГИ им. проф. Н. Е. Жуковского, Института механики МГУ и представлялись на следующих конференциях: Международная конференция "Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей" (Новосибирск, 2001, 2004, 2005), Международная конференция по методам аэрофизических исследований (Новосибирск, 2002, 2004), Всероссийская конференция молодых ученых "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" (Новосибирск, 2002), Азиатский симпозиум по визуализации (Пусан, Корея, 2001), Международная тихоокеанская конференция по аэрокосмической науке и технологии (Гаосюн, Тайвань, 2001), Международная школа-семинар "Модели и методы аэродинамики" (Евпатория, 2003), Всероссийская конференция молодых ученых "Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии" (Новосибирск, 2003, 2005).

Публикации. Результаты, представленные в диссертации, опубликованы в 17 работах, представленных в конце автореферата.

Личный вклад автора. При выполнении работ по теме диссертации автор принимал непосредственное участие в постановке задач, разработке методик исследований, планировании и подготовке экспериментов, проведении измерений, обработке и анализе экспериментальных данных, подготовке статей и докладов на конференциях. Представление изложенных в диссертации и выносимых на защиту результатов, полученных в совместных исследованиях, согласовано с соавторами.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы, включая публикации автора по теме диссертации из 114 наименований, изложена на 122 страницах, включая 73 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

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

Первая глава диссертации содержит обзор литературы по теме диссертации. Указывается место настоящей работы в ряду других исследований.

В п. 1.1 рассмотрены известные экспериментальные результаты, касающиеся трехмерной вихревой структуры отрывных течений и влияния уровня турбулентности набегающего потока на характеристики таких течений.

В п. 1.2 приведен обзор экспериментальных результатов, полученных другими авторами, по возникновению продольных структур в отрывных течениях, которые появляются в различных геометрических конфигурациях как при дозвуковых, так и при сверхзвуковых скоростях потока. Также рассмотрены существующие численные результаты, показывающие возникновение в отрывных течениях образований типа ^-структур.

В п. 1.3 дается обзор известных экспериментальных и численных результатов по возникновению продольных структур при обтекании тел потоком с повышенной степенью турбулентности (Ти>1%). Рассматриваются физические механизмы генерации продольных структур в безградиентных и градиентных течениях такие как алгебраическая неустойчивость, неустойчивость Гёртлера и растяжение завихренности. Кроме того, рассматривается литература, посвященная изучению свойств турбулизированного потока, создаваемого сеткой.

Во второй главе описываются дозвуковые аэродинамические установки Т-324 и МТ-324 ИТПМ СО РАН, модели, используемые в экспериментах, режимы и методики исследования. Наряду с традиционными методиками изучения пограничных слоев (термоанемометрия, саже-масляная визуализация) в данной работе использовался метод жидкокристаллической визуализации поля температур на поверхности подогретой модели охлаждаемой потоком, который, как было показано, позволяет получить дополнительную информацию об особенностях изучаемых течений и уменьшить трудоемкость исследований.

Третья глава посвящена изучению влияния повышенной внешней турбулентности на обтекание крылового профиля малого удлинения при неблагоприятном градиенте давления, а именно: при срыве потока с передней кромки и при возникновении присоединенного течения с ламинарным отрывным пузырем.

В п. 3.1 дано описание условий проведения экспериментов. Эксперименты выполнены в открытой рабочей части дозвуковой аэродинамической трубы МТ-324. Для увеличения "естественного" уровня турбулентности в открытой рабочей части (0,4%) набегающего потока использовалась проволочная сетка. При этом степень турбулентности возрастала до 1%. Эксперименты проводились при скоростях набегающего

потока 8-12 м/с (числа Рейнольдса, вычисленные по хорде модели 1,2 1051,85 105).

В п. 3.2 приведены результаты визуализационных исследований пространственной структуры течений на крыле малого удлинения. При угле атаки 27° возникает срыв потока с образованием пары крупномасштабных вихревых структур (Рис. 1а). При угле атаки 18° устанавливается присоединенное течение с трехмерным отрывным пузырем вблизи передней кромки (Рис За).

В п 3.3 изложены результаты исследования влияния повышенного уровня внешней турбулентности на пространственную структуру рассмотренных течений. При увеличении внешней турбулентности саже-масляная визуализация (рис. 1) зафиксировала уменьшение размера застойных областей в фокусах крупномасштабных вихрей в зоне отрыва, которые также изменили свое расположение. Вблизи передней кромки возникла узкая, вытянутая по размаху застойная область, что видно также на жидкокристаллической визуализации. При этом существенно возрастает скорость возвратного течения в зоне отрыва (рис. 2). Также было найдено, что увеличение внешней турбулентности приводит к тому, что при угле атаки 27°, закритическом для "естественного" случая кроме срывного течения возможно и присоединенное с ламинарным отрывным пузырем, т. е. возможно необратимое устранение срыва.

Увеличение уровня внешней турбулентности оказывает влияние также на структуру присоединенного течения с отрывным пузырем при докритическом угле атаки, проявляющееся в изменении формы отрывного пузыря, который становится более двумерным (рис. 3).

В п. 3.4 сформулированы основные выводы главы 3.

В четвертой главе исследовано влияние монохроматических акустических возмущений на структуру течения на крыловом профиле с неблагоприятным градиентом давления в случае присоединенного течения с ламинарным отрывным пузырем, возникающим вблизи передней кромки, либо в центральной части модели.

В п. 4.1 описаны условия проведения экспериментов, выполненных в аэродинамической трубе Т-324. Числа Рейнольдса, вычисленные по хорде модели, составляли в этих экспериментах 1,5 105 и 2-105. Акустические возмущения создавались с помощью громкоговорителя, установленного ниже по потоку от модели.

В п. 4.2. рассмотрен случай большого угла атаки, когда отрывной пузырь возникает вблизи передней кромки модели. Профили средней скорости данного отрывного течения приведены на рис. 4. При наложении монохроматических акустических колебаний из диапазона неустойчивости данного течения, определяемого по спектрам пульсаций в "естественном" случае (Рис. 5а) жидкокристаллическая визуализация показывает возникновение в области присоединения и ниже по потоку в области турбулентного пограничного слоя стационарных продольных структур в виде

■чередующихся полос повышенной и пониженной температуры (рис. 66), не появляющихся в случае отсутствия возмущений (рис. 6а). Эти продольные структуры являются следствием нелинейного развития возбуждаемой звуком в слое сдвига двумерной волны неустойчивости. Измеренные характеристики возбуждаемой волны качественно согласуются с данными предыдущих исследований отрывных течений. На рис. 56 наряду с пиком, соответствующим частоте возбуждения, в спектрах пульсаций присутствует вторая гармоника и субгармонический пакет.

В п. 4.3 рассмотрено аналогичное явление в случае возникновения отрывного пузыря в средней части модели при малом угле атаки. Данные полученные для этого случая аналогичны результатам п. 4.2 и различаются в деталях. В частности, Обнаружено возникновение продольных структур и в "естественном" случае без наложения акустических возмущений.

В п. 4.4 представлены результаты термоанемометрической визуализации процесса возникновения продольных структур в отрывном пузыре. На рис. 7. приведены изоповерхности осредненной по фазе продольной компоненты скорости в сдвиговом слое. Линия присоединения течения находится приблизительно при х/С=0,55. Выше по потоку в слое сдвига развивается двумерная волна неустойчивости. Далее происходит ее искажение с образованием трехмерности - продольных структур. Этот процесс аналогичен образованию Х-структур вследствие трехмерного искажения двумерной волны Толлмина-Шлихтинга на нелинейной стадии ламинарно-турбулентного перехода в безотрывных течениях.

В п. 4.5 сформулированы основные выводы к главе 4.

Пятая глава посвящена изучению влияния повышенной внешней турбулентности интенсивностью около 1% на пространственную структуру пограничных слоев с благоприятным градиентом давления при использовании в качестве турбулизатора проволочной сетки с размером ячеек 2 мм.

В п. 5.1 приведены результаты визуализационных и термоанемометрических исследований структуры пограничного слоя с благоприятным градиентом давления на клине с углом раствора 45° при числе Рейнольдса 11е=2-104. Методом жидкокристаллической визуализации показано, что при использовании сетки в качестве турбулизатора в пограничном слое появляется упорядоченная система стационарных продольных структур, которая на визуализации проявляется в виде продольных полос повышенной и пониженной температуры поверхности модели. В "естественном" случае продольные структуры не появляются. Выполнено сравнение данных, полученных методами жидкокристаллической визуализации и термоанемометрических измерений.

В п. 5.2 представлены основные результаты главы 5, полученные с помощью термоанемометрических измерений в пограничном слое на пластине с затупленной передней кромкой, установленной под отрицательным углом атаки для создания благоприятного градиента давления. Число Рейнольдса по хорде модели 1,2-105. Профили средней

скорости невозмущенного течения, представленные на рис. 8, наполненные, ламинарно-турбулентного перехода не происходит. Установка сетки в рабочую часть аэродинамической трубы на расстоянии 350 мм или 175 размеров ячейки приводит к появлению стационарных продольных структур, которые проявляются в виде поперечной неоднородности средней скорости (рис. 9). Изолинии относительного отклонения средней скорости в пограничном слое (рис. 10) показывают, что вниз по потоку происходит упорядочивание течения с образованием чередующихся областей избытка и дефекта скорости. Вблизи передней кромки пограничный слой не имеет упорядоченной структуры (рис. 10а). Нормальная координата на рис. 10 обезразмерена на толщину потери импульса 0, для невозмущенного течения. Распределения амплитуды возмущений по поперечным волновым числам (рис. 11) в пограничном слое и в набегающем потоке показывают, что вблизи передней кромки при х/С=0,075 пространственные распределение амплитуды возмущений по волновым числам аналогично распределению в набегающем потоке, а вниз по потоку происходит выделение наиболее быстрорастущего поперечного масштаба. Из рис. 12 видно, что крупномасштабные возмущения, преобладающие вблизи передней кромки, затухают вниз по потоку, а наиболее быстрорастущие возмущения соответствуют волновому числу ¡3=0,59 мм'1 или около 3 толщин потраничного слоя. Таким образом, малые неоднородности набегающего потока (на расстоянии 0,6С выше по потоку от передней кромки дисперсия средней скорости 0,7%) приводят к значительным эффектам в пограничном слое (дефект скорости достигает Ю%)

В п. 5.3 рассмотрена эволюция пространственных неоднородностей, создаваемых турбулизирующей сеткой вниз по потоку. Провгедена визуализация продольных структур на наветренной поверхности крылового профиля при угле атаки 27° и скорости набегающего потока 12 м/с при различных расстояниях от сетки до передней кромки модели D, отнесенных к размеру ячейки сетки М (рис. 13). Даже при увеличении расстояния за сеткой до 1212 размеров ячеек, продольные структуры в пограничном слое сохраняются. Выполнены гермоанемометрические исследования неоднородностей средней скорости в потоке за сеткой без модели на линии, соответствующей положению передней кромки модели. Проведены оценки характерных поперечных масштабов неоднородностей в набегающем потоке и в пограничном слое с помощью преобразования Фурье распределения средней скорости и температуры по визуализационным картинам. Данные оценки просгранственных масштабов показывают, что характерные масштабы продольных структур согласуются с масштабами неоднородностей средней скорости набегающего потока. При D/M= 175 и в набегающем потоке, и в пограничном слое на модели присутствуют выделенные линейные масштабы порядка 18 мм и 40 мм, отмеченные стрелками на графиках пространственного преобразования Фурье на рис. 14. Первый масштаб соответствует видимым наиболее мелкомасштабным продольным структурам на рис. 13. Указанное соответствие масштабов набегающего

потока и пограничного слоя сохраняется и при увеличении расстояния от сетки до передней кромки модели.

В п. 5.4 рассмотрены возможные физические механизмы формирования продольных структур в пограничном слое с благоприятным градиентом давления, среди которых: алгебраическая неустойчивость, механизм растяжения завихренности и неустойчивость Гёртлера.

В п. 5.5 сформулированы основные выводы к главе 5.

В заключении сформулированы основные выводы диссертации:

1. Отработана процедура применения метода жидкокристаллической термографии для визуализации пространственной структуры дозвуковых пристенных течений. Установлено, что применение термоиндикаторных покрытий с шириной области селек пивного отражения 3-6°С является эффективным для получения данных о распределении температуры и выявления характерных особенностей исследуемых течений.

2. Впервые применен меч од жидкокристаллической термографии для изучения нестационарных периодических процессов в пристенных течениях. Выполнено сравнение результатов, полученых с помощью метода жидкокристаллической термографии и термоанемометрических измерений. Применение метода визуализации позволило получить новые данные о трехмерной структуре течения при ламинарно-турбулентном переходе в отрывном пузыре.

3. Показано, что повышенная внешняя турбулентность оказывает существенное влияние на крупномасштабные вихревые структуры, возникающие при срыве потока с передней кромки крыла и на форму отрывного пузыря при докригическом режиме обтекания. При повышенной внешней турбулентности при угле атаки, закритическом для "естественного" случая, возможно необратимое устранение срыва.

4. При обтекании профиля в случае возникновения огрывпою пузыря вблизи передней кромки и в центральной части модели зафиксировано явление акустического возбуждения стационарных продольных структур в области присоединения и турбулентного пограничного слоя, возникающих вследствие нелинейного искажения двумерной волны неустойчивости сдвигового слоя, возбуждаемой звуком. Характерный поперечный масштаб продольных структур примерно равен длине возбуждаемой волны неустойчивости.

5. Впервые показано, что незначительные неоднородности турбулизированного потока создаваемые проволочной сеткой оказывают существенное влияние на структуру пограничного слоя. Влияние этих неоднородностей на пограничный слой сохраняется на значительных расстояниях от сетки до передней кромки модели (в условиях экспериментов до 1212 размеров ячейки ссеки).

областей повышенной и пониженной средней скорости в пограничном слое. Вблизи передней кромки пространственные масштабы возмущений определяются масштабами пеоднородностей, присутствующих в набегающем потоке. Возмущения с поперечным масштабом 3-6 толщин пограничного слоя нарастают наиболее быстро, т. е. масштаб наблюдаемых продольных структур определяется избирательными свойствами данного пограничного слоя.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Zharkova G.M., Zanin B.Yu., Kovrizhina V.N., Brylyakov A.P. Free stream turbulence effect on the flow structure over the finite span straight wing // J. of Visualization. 2002. Vol. 5, No. 2. P. 169-176.

2. Жаркова Г.М., Занин Б.Ю., Коврижина B.H., Сбоев Д.С., Брыляков А.П. Образование системы продольных вихрей на наветренной стороне крыла при повышенной внешней // Теплофизика и аэромеханика. 2002. Т. 9, №2. С. 213-215.

3. Брыляков А. П., Жаркова Г. ¡VI., Занин Б. Ю., Коврижина В. Н., Сбоев Д, С. Отрыв потока на прямоугольном крыле при высокой внешней турбулентности // Уч. записки ЦАГИ. 2004. Т. XXXV, №1-2. С. 57-62.

4. А. П. Брыляков, Г. М. Жаркова, Б. Ю. Занин, В. Н. Коврижина, Д.С. Сбоев. Влияние турбулентности набегающего потока на структуру течения на клине и наветренной стороне профиля // ГТМТФ. 2004. Т. 45, №4, С. 64-71.

5. Brylyakov А. Р , Zanin В. Yu, Kovrizhina V. N., Zharkova G. M. Acoustic excitation of stationary streamwise structures in aseparation region on a straight wing И Physics of Fluids. 2005. V. 17, No. 7. P. 078107-1-4.

6. Жаркова Г.М., Занин Б.Ю., Коврижина B.H., Брыляков А.П.. Срыв потока на прямоугольном крыле при высокой внешней турбулентности // Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей: Докл. Междунар.. конф. Вып. 8. Новосибирск, 2001, С. 6566.

7. Zanin B.Yu., Zharkova G.M., Kovrishina V.N., Brylyakov A.P. Boundary layer structure study on a 2-d airfoil at high level of free stream turbulence by liquid crystal technique // 4 Pacific International Conference on Aerospace Science and Technology: Proc. Kaohsing, Taiwan, 2001, P. 743747.

8. Brylyakov A.P., Kovrishina V.N., Zanin B.Yu., Zharkova G.M. Spatial vortex system in the boundary layer over the windward side of wing // 6 Asian Symposium on Visualization: Proc. BEXCO, Pusan, Korea, 2001, P. 269-271."

9. Brylyakov A.P, Zanin B.Yu., Zharkova G.M., Sboev D.S. Effect of turbulizing grid near wake on a boundary layer on a wedge // XI Intern.l Conf. Methods Aerophisical Research: Proc. Pt. 1. Novosibirsk, 2002. P. 55-60.

10.Брыляков А.П. Развитие возмущений в конфузоре за турбулизирующей сеткой // Актуальные вопросы теплофизики и физической

гидрогазодинамики: Докл. VII Всероссийской конференции молодых ученых. Новосибирск, 2002, С. 40-41.

П.Брыляков А. П. Влияние повышенной внешней турбулентности на структуру пристенных градиентных течений // Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии: Докл. III Всероссийской конференции молодых ученых. Новосибирск, 2003 С. 7-8.

12.3анин Б. Ю., Жаркова Г. М., Коврижина В. Н., Брыляков А. П., Сбоев Д. С., Хачатурян В. М. Визуализация обтекания тел турбулентным потоком // Модели и методы аэродинамики: Материалы 3 Междуиар. школы-семинара. Евпатория, 2003. С. 47-48.

13.Brylyakov А. P., Zharkova G. M., Zanin В. Yu., Kovrizhina V. N., Sboev D. S. Application of liquid crystal thermography for study of near-wall gradient f!ow under increased free stream turbulence // XII Intern. Conf. Methods Aerophisical Research: Proc. Pt. II. Novosibirsk, 2004. P. 49-53.

14.3анин Б. Ю., Брыляков А. П., Жаркова Г. М., Коврижина В. Н., Шпак М. В. Возбуждение стационарных продольных структур в областях отрыва на прямом крыле // Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей: Докл. Междунар. конф. Новосибирск, 2004. С. 69-71.

15.Брыляков А. П, Жаркова Г. М., Занин Б. Ю., Коврижина В. Н., Сбоев Д. С. Влияние повышенной внешней турбулентности на структуру пограничного слоя на наветренной поверхности крыла // Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей: Докл. Междунар. конф. Вып. IX. Новосибирск, 2004. С. 37-38.

16.Брыляков А. П. Экспериментальное изучение процесса формирования 1 продольных структур в отрывном пузыре // Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей: Докл. молодежной, конф. Новосибирск, 2005. С. 35-38.

П.Брыляков А. П. Влияние повышенной внешней турбулентности и акустического поля на пространственную структуру пристенных 1 градиентных течений // Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии: Докл. V Всероссийской конференции молодых А ученых. Новосибирск, 2005. С. 76-77.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ по * ведущим научным школам (НШ-96.2003.1) и Фонда содействия отечественной науке.

а)

б)

Рис. 1. Влияние повышенной внешней турбулентности на структуру течения при срыве потока с передней кромки: а) Степень турбулентности 0,4%, б) степень турбулентности 1%. Саже-масляная визуализация (слева), жидкокристаллическая визуализация (справа). Скорость набегающего потока 12 м/с, направлена сверху вниз. Угол атаки 27°.

ю о ю о ю о ю о

10 и, и/с

Рис. 2. Профили абсолютной величины средней скорости над поверхностью модели: 1-низкая внешняя турбулентность, 2-высокая внешняя турбулентность. Угол атаки 27°, скорость набегающего потока 12 м/с.

б)

Рис. 3. Влияние повышенной внешней турбулентности на присоединенное течение с ламинарным отрывным пузырем: а) Степень турбулентности 0,4%, б) степень турбулентности 1%. Жидкокристаллическая визуализация (справа) и схема течения (слева). Скорость набегающего потока 12 м/с, направлена сверху вниз. Угол атаки 18°.

Х/С«0 26 Х/С-0 3

Г I

- • Х/С-013 Г I ■ < Х/С=017 а' ■ ■ ■ ■ < Х/0022 : > ■ • ¡, : : т • i 9 а • а

Х/0009 ■ • ■ • а 1 8 т I • • • а • ■ • т

Х/0006 ■ * : 1 а £ » г в

■ ' ■ : • 1 : 1 г-'-Г*1 Л 0 /# ■ о /сР * 1 ¡8. в о // Г • • а а ; I

Рис 4 Профили средней скорости в "естественном" случае (- -) и при наложении акустических возмущений (-о-) при возникновении отрывного пузыря вблизи передней кромки.

Рис 5 Спектры пульсаций скорости в оторвавшемся пограничном слое в "естественном" случае (слева) и при наложении акустических возмущений (справа). Для удобства введен сдвиг каждого последующего спектра на величину 0,003 м/с.

0 10 30 3» 40

Рис. 6 Жидкокристаллическая визуализация структуры течения в естественном случае (а) и в случае контролируемых возмущений с частотой 1200 Гц (б) Скорость набегающего потока направлена сверху вниз 1 Отрывной пузырь. 2 Область присоединения 3 Турбулентный пограничный слой

Рис. 7. Изоповерхности осредненной по фазе продольной компоненты скорости в пограничном слое при отрыве. Разными цветами изображены поверхности, соответствующие двум полуволнам возмущения.

и/и, 2, ММ

Рис. 8. Профили средней скорости в невозмущенном течении (без сетки) на наветренной стороне пластины, установленной под углом атаки.

Рис. 9. Дефект скорости в пограничном слое с благоприятным градиентом давленияв в "естественном" случае и при использовании сетки

"Г

I V

\ Г

•СГГ.1

.V-

"л

( <?%-

„, /

~тг~

П / >

да

1*4

) ^ .Л

1Н ' '

' м > 1

л ;

-3) Су ||1У/

а)

б)

Рис 10 Изолинии относительного отклонения скорости в пограничном слое от среднею значения на каждой высоте у. а) х/С=0,075; б) х/ОЮ,75.

—А—х/С^) 255 & %/С

О- Х/СЧМ75 - Д~х/СХ) 75

и 0 0 2 0 4

а)

б)

Рис 1). Распределение амплитуды возмущений ко поперечным волновым числам в пограничном слое (а) и в набегающем потоке (б).

х/С

Рис. 12. Нарастание возмущений различных пространственных масштабов в пограничном слое вниз по потоку.

D/M=175 212 425

675 925 1212

Рис. 13. Визуализация продольных структур на наветренной поверхности крыла при различных расстояниях от сетки до передней кромки модели D/M. Угол атаки 27°. Поток направлен справа налево.

р/2п, мм'

Рис. 14. Оценки поперечных масштабов в набегающем потоке (-о-) и в пограничном слое на модели (-• -). Угол атаки 27°, скорость набегающего потока 12 м/с.

Ответственный за выпуск А.П. Брыляков

Подписано в печать 22.11.2005 Формат бумаги 60 х 84/16. Усл. печ. л. 1.0, Уч.-изд. л. 1.0, Тираж 100 экз, Заказ № 12

Отпечатано на ризографе ЗАО «ИНТЕРТЕК» 630090, Новосибирск, Институтская, 4/1

»24534

РНБ Русский фонд

2006-4 25454

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Брыляков, Антон Петрович

Введение

Глава I. Обзор литературы

1.1. Влияние повышенной внешнейтурбулентности на отрывные течения

1.2. Влияние акустического поля и возбуждение продольных структур в локальных обласях отрыва

1.3. Возникновение продольных структур в пограничном слое при повышенной внешнейтурбулентности

Глава И. Методы исследований

2.1. Аэродинамические установки

2.2. Экспериментальные модели

2.3. Методики исследований

2.3.1. Жидкокристаллическая визуализация и термография

2.3.2. Термоанемометрические измерения

Глава III. Отрыв потока на крыловом профиле малого удлинения при повышенной внешней турбулентности

3.1. Условия проведения эксперимента

3.2. Пространственная структура отрывного и присоединенного течения

3.3. Влияние повышенной внешней турбулентности на структуру течений

3.4. Выводы к главе III

Глава IV. Акустическое возбуждение продольных структур в областях отрыва на крыловом профиле

4.1. Условия проведения эксперимента

4.2. Большой угол атаки

4.3. Мылый угол атаки

4.4. Термоанемометрическая визуализация

4.5. Выводы к главе IV

Глава V. Влияние повышенной внешней турбулентности на пространственную структуру пристенных течений с благоприятным градиентом давления

5.1. Влияние повышенной внешней турбулентности на структуру пограничного слоя на клине

5.2. Влияние повышенной внешней турбулентности на структуру пограничного слоя на пластине с затупленной передней кромкой при благоприятном градиенте давления

5.3. Оценка поперечных масштабов возмущений, генерируемых турбулизирующей сеткой

5.4. Возможные физические механизмы возникновения продольных структур

5.5. Выводы к главе V

Введение диссертация по механике, на тему "Влияние повышенной внешней турбулентности и акустического поля на пространственную структуру пристенных градиентных течений"

Актуальность темы. В современном турбостроении наблюдается тенденция к снижению количества решеток лопаток компрессоров и турбин с целью снижения массы и стоимости всей установки, и соответственно к увеличению аэродинамической и тепловой нагруженности каждой решетки. Один из принципов, принятых при проектировании высоконагруженных профилей заключается в том, чтобы допускать состояние пограничного слоя на стороне разрежения лопаток близким к отрывному. Это значит, что ошибки, допущенные в проектировании, могут привести к значительному расхождению характеристик. Соответственно, возрастают требования к точности расчета пограничного слоя. Кроме того, структура пограничного слоя в значительной мере определяет распределение тепловых потоков, точный расчет которых особенно актуален при проектировании охлаждаемых лопаток турбин, работающих в условиях высоких температур. Вместе с тем имеющаяся информация о физических механизмах, ответственных за формирование структуры пограничного слоя, очень ограничена.

Качественно состояния пограничного слоя, имеющие место при обтекании лопаток турбомашин аналогичны состояниям, возникающим при обтекании крыла самолета. На подветренной стороне лопатки, где градиент давления неблагоприятный возникает отрывной пузырь и переход к турбулентности. Также при определенных условиях может возникать срыв потока, что приводит к таким крайне нежелательным явлениям в работе компрессоров, как вращающийся срыв и помпаж [1]. На наветренной стороне лопатки градиент давления благоприятный, соответственно формируется устойчивый пограничный слой, в котором, однако, возможно возникновение продольных структур, изменяющих распределение тепловых потоков [2]. Существенной особенностью задачи обтекания лопаток турбомашин является высокий уровень возмущений различной природы, проникающих в пограничный слой. Обтекание лопаток турбин и компрессоров происходит при высокой степени турбулентности потока [3, 1]. Кроме того, внутри турбомашин высок уровень акустических возмущений, в спектре которых наряду с широкополосным шумом присутствуют выделенные частоты, определяемые частотой следования лопаток и ее гармониками. Актуальность темы диссертации обусловлена слабой изученностью механизмов влияния внешних возмущений различной природы на структуру пристенных градиентных течений, часто встречающихся на практике.

Целью работы является изучение методами саже-масляной, жидкокристаллической визуализации и термоанемометрии влияния повышенной степени турбулентности набегающего потока, создаваемой сеткой, и гармонических акустических возмущений на пространственную структуру пристенных течений с неблагоприятным и благоприятным градиентом давления. При этом изучалось: а) влияние сеточной турбулентности на крупномасштабные вихри, возникающие в области срыва и на структуру присоединенного течения с ламинарным отрывным пузырем на прямом крыле малого удлинения. б) механизм акустического возбуждения продольных структур при переходе к турбулентности в локальных областях отрыва на прямом крыле. в) структура потока, формируемого турбулизирующими сетками, обычно применяемыми в аэродинамическом эксперименте. г) общие характеристики возникновения и развития стационарных продольных структур в пограничных слоях с благоприятным градиентом давления при повышенной внешней турбулентности.

Научная новизна

-Впервые были получены качественные данные о влиянии повышенной внешней турбулентности на трехмерные вихревые структуры в срывном течении. Показано, что повышенная внешняя турбулентность делает срывной режим обтекания гистерезисным.

-впервые выполнена термоанемометрическая визуализация трехмерного искажения двумерной волны неустойчивости с образованием продольных структур в локальной области отрыва на прямом крыле.

-показано, что проволочные сетки, применяемые в аэродинамических экспериментах для увеличения степени турбулентности потока нельзя рассматривать как генераторы однородной турбулентности. Показано, что пограничный слой, возникающий при обтекании тел чувствителен к пространственной неоднородности потока, турбулизированного сеткой.

-впервые изучен процесс формирования стационарных продольных структур в пристенных течениях с благоприятным градиентом давления. Показано, что вблизи передней кромки пространственная структура пограничного слоя определяется пространственной структурой неоднородностей набегающего потока, а ниже по потоку выделяются продольные структуры, являющиеся наиболее быстрорастущими в данном пограничном слое.

-результаты визуализационных термоанемометрических исследований влияния повышенной внешней турбулентности на крупномасштабные вихревые структуры в срывном течении.

-результаты визуализационных исследований влияния повышенной внешней турбулентности на структуру присоединенного течения с ламинарным отрывным пузырем. т

-результаты термоанемометрических исследований пространственной структуры потока за проволочной сеткой и ее эволюции вниз по потоку.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы, включая публикации

Заключение диссертации по теме "Механика жидкости, газа и плазмы"

Заключение.

В работе исследовано влияние сеточной турбулентности и акустических возмущений на пространственную структуру пристенных градиентных течений. Основные выводы работы:

1. Отработана процедура применения метода жидкокристаллической термографии для визуализации пространственной структуры дозвуковых пристенных течений. Установлено, что применение термоиндикаторных покрытий с шириной области селективного отражения 3-6°С является эффективным для получения данных о распределении температуры и выявления характерных особенностей исследуемых течений.

2. Впервые применен метод жидкокристаллической термографии для изучения нестационарных периодических процессов в пристенных течениях. Выполнено сравнение результатов, полученых с помощью метода жидкокристаллической термографии и термоанемометрических измерений. Применение метода визуализации позволило получить новые данные о трехмерной структуре течения при ламинарно-турбулентном переходе в отрывном пузыре.

3. Показано, что повышенная внешняя турбулентность оказывает существенное влияние на крупномасштабные вихревые структуры, возникающие при срыве потока с передней кромки крыла и на форму отрывного пузыря при докритическом режиме обтекания. При повышенной внешней турбулентности при угле атаки, закритическом для "естественного" случая, возможно необратимое устранение срыва.

4. При обтекании профиля в случае возникновения отрывного пузыря вблизи передней кромки и в центральной части модели зафиксировано явление акустического возбуждения стационарных продольных структур в области присоединения и турбулентного пограничного слоя, возникающих вследствие нелинейного искажения двумерной волны неустойчивости сдвигового слоя, возбуждаемой звуком. Характерный поперечный масштаб продольных структур примерно равен длине возбуждаемой волны неустойчивости.

6. При взаимодействии неоднородностей набегающего потока с пограничным слоем с благоприятным градиентом давления в нем возникают стационарные продольные структур. Эти структуры проявляются в виде чередующихся в трансверсальном направлении областей повышенной и пониженной средней скорости в пограничном слое. Вблизи передней кромки пространственные масштабы возмущений определяются масштабами неоднородностей, присутствующих в набегающем потоке. Возмущения с поперечным масштабом 3-6 толщин пограничного слоя нарастают наиболее быстро, т. е. масштаб наблюдаемых продольных структур определяется избирательными свойствами данного пограничного слоя.

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата физико-математических наук, Брыляков, Антон Петрович, Новосибирск

1. Кампсти Н. Аэродинамика компрессоров: Пер. с англ.- М: Мир, 2000.688 е., ил.

2. Butler R. J., Byerley A. R., VanTreuren К., Baugh J. W. The effect of turbulence intensity and length scale on low-pressure turbine blade aerodynamics // Int. J. Heat and Fluid Flow. 2001. V. 22, P. 123-133.

3. Walker G. J. Transitional flow on axial turbomachine blading // AIAA-87-0010. 1987

4. Swallwell К. E., Sheridan J., Melbourne W. H. // 14th Australian Fluid Mech. Conference: Proceedings, Adelaide University, Adelaide, Australia, 2001.

5. Нейланд В. Я., Столяров Г. И. Об одном виде отрывного течения на прямоугольном крыле малого удлинения // Ученые записки ЦАГИ, 1982, Т. 13, №1, С. 83-88.

6. Нейланд В. Я., Столяров Г. И., Табачников В. Г. Влияние относительной толщины прямого крыла малого удлинения и числа Рейнольдса на режимы перестройки структуры обтекания // Ученые записки ЦАГИ, 1985, Т. 16, №3, С. 1-10.

7. Бойко А. В., Довгаль А. В., Занин Б. Ю., Козлов В. В. Пространственная структура отрывных течений на крыловых профилях (обзор) // Теплофизика и аэромеханика, 1996, Т. 3, №1.

8. Bippes Н., Jacob Н., Turk М. Experimental investigations of the separated flow around a rectangular wing // DFVLR-FB. 1981. № 81-12 .- 55 pp.

9. Bippes H. Experimental investigation of topological structures in three-dimensional separated flow // Boundary-Layer Separation (eds. F.T.Smith, S.N.Brown). -Berlin: Springer-Verlag, 1987. p. 379-382.

10. Tobak M., Peake DJ. Topological structures on three-dimensional separated flows//AIAA Pap. 1981. №81-1260. 17pp.

11. Dallman V. Topological structures on three-dimensional vortex flow separation // AIAA Pap. 1983. №83-1735. 25pp.

12. Weihs D., Katz J. Cellular patterns in poststall flow over unswept wings // AIAAJ. 1983. Vol.21, №12. P. 1757-1759.

13. Winkelmann А.Е. Flow field studies behind a wing at low Reynolds number // AIAAPap. 1990. №90-1471. 18pp.

14. M. А. Головкин, В. П. Горбань, Е. В. Симусева, А. Н. Стратонович. Обтекание прямого крыла при стационарных и квазистационарных внешних условия.// Ученые записки Н АГИ, 1987, Т. 18, №3, С. 1-13.

15. Bastedo Jr. W. W., Mueller Т. J. Spanwise variation of laminar separation bubbles on wings at law Reynolds numbers // J. Aircraft. 1986. V. 23, N 9.

16. Б. Ю. Занин. Моделирование в аэродинамических трубах натурной структуры течения на крыловых профилях и управление их обтеканием // Автореферат на соискание ученой степени д. тех. наук, Новосибирск, 1999, 30с.

17. Занин Б. Ю. Гистерезис отрывного обтекания модели прямого крыла при изменении скорости потока// ПМТФ, 1997, т. 38, №5.

18. Занин Б. Ю., Козлов В. В., Маврин О. В. О способе управления глобальным отрывом потока // Теплофизика и аэромеханика, 1997, Т. 4, №4.

19. Zharkova G.M., Zanin B.Yu., Kovrizhina V.N. and Brylyakov A.P. Free Stream Turbulence Effect on the Flow Structure over the Finite Span Straight Wing // J. Visualization. 2002. Vol. 5. No. 2. P. 169-176.

20. Брыляков А. П., Жаркова Г. М., Занин Б. Ю., Коврижина В. Н., Сбоев Д. С. Отрыв потока на прямоугольном крыле при высокой внешней турбулентности. //Уч. записки ЦАГИ, 2004, Т. XXXV, №1-2, стр. 57-62.

21. Занин Б. Ю., Жаркова Г. М., Коврижина В. Н., Брыляков А. П., Сбоев Д. С., Хачатурян В. М. Визуализация обтекания тел турбулентным потоком // Материалы Третьей Международной школы-семинара "Модели и методы аэродинамики", Евпатория, 2003, С. 47-48.

22. Бражко В. Н. Периодическая структура течения и теплопередачи в области присоединения сверхзвуковых потоков // Уч. зап. ЦАГИ, 1979, Т. 10 №2.

23. Бражко В. Н. Некоторые особенности поперечной периодичности течения в двумерных сверхзвуковых отрывных областях //Учен, записки ЦАГИ. 1991, Т. 22, №4, С. 25-32.

24. Глотов Г. Ф., Мороз Э. К. Продольные вихри в сверхзвуковых течениях с отрывными зонами // Уч. зап. ЦАГИ, 1977, Т. 8, №4.

25. Бражко В. Н. Экспериментальное исследование геометрии отрывного течения и теплопередачи за осесимметричным уступом // Труды ЦАГИ, 1973. вып. 1493.

26. Miller D. S., Hijman R., Mach 8 to 22 studies of flow separations due to deflected control surfaces // AIAA J., 1964, V. 2, №2.

27. Корнилов В. И. Пространственные пристенные турбулентные течения в угловых конфигурациях // Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000, С. 398.

28. Watmuff J. Н. Evolution of a wave packet into vortex loops in a laminar separation bubble // J. Fluid Mech., 1999, V. 397, P. 119-170.

29. Haggmark, C.P., Bakchinov, A.A. & Alfredsson, P.H. Experiments on a two-dimensional laminar separation bubble. Phil. Trans. R. Soc. Lond. 2000. A 358, P. 3193-3205.

30. Yang В. Z., Voke P. R. Large-eddy simulation of boundary-layer separation and transition at a change of surface curvature // J. Fluid Mech. 2001. V. 439, P. 305-333.

31. Courtine S. and Spohn A. Formation of separation bubbles on rounded edge // Proceedings of PSFVIP-4, Chamonix, France, 2003.

32. Alam M, Sandham N. Direct numerical simulation of 'short' laminar separation bubbles with turbulent reattachment. J. Fluid Mech. 2000. V. 403, P. 223-250.

33. Beaudoin J.-F., Cadot O, Aider J.-L.&Wesfreid J. E. Centrifugal Instability in the Backward-Facing Step // Proc. 14th International Couette Taylor Workshop Nonlinear Dynamics in Fluids. Barcelona, Spain, 2003.

34. Brylyakov А. P., Zanin В. Yu, Kovrizhina V. N., Zharkova G. M. Acoustic excitation of stationary streamwise structures in aseparation region on a straight wing // Physics of Fluids, 2005, V. 17, №7, P. 078107-1-4

35. Брыляков А. П. Экспериментальное изучение процесса формирования продольных структур в отрывном пузыре.// Тезисы докладов X Межд. конф. "Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей", 2005, Новосибирск, С. 35-38

36. Klebanoff P. S., Tidstrom К. D., Sargent L. М. The three dimensional nature of boundary layer instability//.!. Fluid Mech. 1962. V. 12

37. Kendall J. M. Experimental study of disturbances produced in a pre-transitional laminar boundary layer by weak free-stream turbulence //AIAA Pap. 1985. 85-1695

38. Гуляев A. H., Козлов В. E., Кузнецов В. P., Минеев Б. И., Секундов А. Н. Взаимодействие ламинарного пограничного слоя с внешней турбулентностью // Изв. Акад. Наук. СССР, Мех. жидк. и газа. 1989. Т. 5, С. 55

39. Kozlov V. V., Grek G. R. Visualization of the laminar-turbulent transition in the wing boundary layer at high free stream turbulence// Proc. The 6 th Asian Symposium on Visualization. BEXCO, Pusan, Korea, 2001, P. 372-377.

40. Corbett P., Bottaro A. Optimal perturbations for boundary layers subject to stream-wise pressure gradient // Phys. Fluids, 2000, V. 12(1), P. 120-130.

41. Andersson P., Berggren M. & Henningson D. Optimal disturbances and bypass transition in boundary layers // Phys. Fluids, 1999, 11(1), 134-150.

42. Levin O., Henningson D. S. Exponential vs. algebraic growth and transition prediction in boundary layer flow // Flow, Turb. Comb., 2003, v. 70, p. 183210.

43. Levin O., Chernoray V. G., Lofdahl L. L., Henningson D. S. A study of the Blasius wall jet // J. Fluid. Mech. (in press).

44. Sutera S. P., Maeder P. F. and Kestin J. On the sensitivity of heat transfer in stagnation point boundary layer to free-stream vorticity // J. Fluid Mech. 1963. V. 16, P. 497-520.

45. Ван Фоссен, Симоно. Исследование влияния турбулентности набегающего потока на теплообмен в области торможения./ Теплопередача, 1987, №1, С. 7-14.

46. Bottcher J.and Wedemeyer Е. The flow downstream of screens and its influence on the flow in the stagnation region of cylindrical bodies. //J. Fluid Mech., 1989, V. 204, P. 501-522.

47. Bradshaw P. The effect of wind-tunnel screens on nominally two-dimensional boundary layers.// J. Fluid Mech. 1965. V. 22, P. 679-687.

48. Kestin, J. and Wood, R. T On the stability of two-dimensional stagnation flow // J. Fluid Mech., 1970, V. 44, P. 461-479.

49. Wilson, S. D. R. and Gladwell, I. The stability of a two-dimensional stagnation flow to three-dimensional disturbances. // J. Fluid Mech., 1978, V. 84, P. 517-527.

50. Сбоев Д. С., Бойко А. В. Об устойчивости двумерного неортогонального течения вблизи критической точки// Теплофизика и аэромеханика. 2003. Т. 10. №4, С. 569-573.

51. Sutera, S. P. Vorticity amplification in stagnation-point flow and its effect on heat transfer//J. Fluid Mech. 1965, 21, 513-534.

52. Bae S., Lele S. K., Sung H. J. Influence of Inflow Disturbances on Stagnation-Region Heat Transfer// Trans, of the ASME, 2000, V. 122, №5, P. 258-265.

53. Sadeh, W. Z., Sutera, S. P. and Maeder, P. F. Analysis of vorticity amplification in the flow approaching a two-dimensional stagnation point. Z. angew. Math. Phisics. 1970, V. 21, P. 669-716.

54. Crow S. C. The spanwise perturbation of two-dimensional boundary layers // J. Fluid Mech. 1966. V. 24, P. 153-164.

55. Репик E. У., Соседко Ю. П. Управление уровнем турбулентности потока М.: Изд-во физ.-мат. лит., 2002. 244 с.

56. Дербунович Г. И., Земская А. С., Репик Е. У., Соседко Ю. П. Использование сеток для управления структурой турбулентного потока в аэродинамических трубах// Уч. зап. ЦАГИ. 1982, Т. 13, №1, С. 11-20.

57. Mehta R. D. Turbulent boundary layer perturbed by a screen// AIAA Journal, 1985, V. 23, P. 1335-1342

58. Brylyakov A.P., Kovrishina V.N., Zanin B.Yu. and Zharkova G.M. Spatial Vortex System in the Boundary Layer over the Windward Side of Wing // Proc. The 6 th Asian Symposium on Visualization. BEXCO, Pusan, Korea, 2001, P.269-271.

59. Жаркова Г.М., Занин Б.Ю., Коврижина B.H., Сбоев Д.С., Брыляков А.П. Образование системы продольных вихрей на наветренной стороне крыла при повышенной внешней турбулентности (краткое сообщение) // Теплофизика и аэромеханика. 2002. Т. 9. №2. С. 213-215.

60. Brylyakov А.Р., Zanin B.Yu., Zharkova G.M. and Sboev D.S. Effect of Turbulizing Grid Near Wake on a Boundary Layer on a Wedge // XI International Conference on Methods of Aerophisical Research: Proc. -Novosibirsk. Russia. 2002. V. 1. P. 55-60.

61. Брыляков А.П. Развитие возмущений в конфузоре за турбулизирующей сеткой // Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики". Новосибирск, 2002.

62. Брыляков А. П., Жаркова Г. М., Занин Б. Ю., Коврижина В. Н., Сбоев Д. С. Влияние турбулентности набегающего потока на структуру течения на клине и наветренной стороне профиля // ГТМТФ, 2004, Т. 45, №4, 64-71.

63. Brylyakov А. P., Zharkova G. М., Zanin В. Yu., Kovrizhina V. N., Sboev D. S. Application of liquid crystal thermography for study of near-wall gradient flow under increased free stream turbulence // XII International Conference

64. Багаев Г. И., Голов В. К., Медведев Г. В., Поляков Н. Ф. Аэродинамическая труба малых скоростей Т-324 с пониженной степенью турбулентности // Аэрофизические исследования. Новосибирск, 1972. с. 5-8.

65. Поляков Н. Ф. Методы исследований характеристик потока в малотурбулентной аэродинамической трубе и явлений перехода в несжимаемом пограничном слое.-Дисс. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. Новосибирск, 1973.

66. Жаркова Г. М., Сонин А. С. Жидкокристаллические композиты // Новосибирск, Наука, 1994, 211 с.

67. Жаркова Г. М. Развитие жидкокристаллической термографии применительно к задачам теплообмена.// Дис. На соиск. ученой ст. д. т. наук. Новосибирск, 1988, 438 с.

68. Довгаль А. В., Жаркова Г. М., Занин, Б. Ю., Коврижина В. Н. Применение жидкокристаллических покрытий для исследования отрыва потока// Учен, записки ЦАГИ. 2001, Т. 32, №3/4. С. 157-164.

69. Коврижина В. Н. Применение колориметрического анализа жидкокристаллических композитов для тепловых исследований в дозвуковых течениях газа. Дис. на соиск. учен. степ. канд. т. наук. Новосибирск, 1999, 145 с.

70. Зверков И. Д. Экспериментальное исследование отрывного обтекания прямых крыльев с гладкой и волнистой поверхностью при малых числах Рейнольдса Дис. канд. техн. наук. Новосибирск, 2004. 131 с.

71. Косорыгин В. С. Лабораторный комплекс для изготовления миниатюрных термоанемометрических датчиков с нагреваемой нитью.-Новосибирск, 1982, 20 с. -Деп. в ВИНИТИ 2 авг. 1982, №4166-82.

72. Johanson А. V., Alfredsson P. Н. On the structure of turbulent channel flow // J. Fluid Mech. 1982. V. 122. P. 295-314.

73. Brendel M, Mueller Т. J. Boundary-layer measurements on an airfoil at low Reynolds numbers// J. Aircraft, 1988, V. 25, P. 612-617.

74. Качанов Ю. С., Козлов В. В., Левченко В. Я. Возникновение турбулентности в пограничном слое.// Новосибирск: Наука, 1982, с. 152.

75. Довгаль А. В., Козлов В. В. Влияние акустических возмущений на структуру течения в пограничном слое с неблагоприятным градиентом давления // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1983. №2. С. 4952.

76. Бойко А. В., Довгаль А. В., Козлов В. В. Нелинейные взаимодействия возмущений при переходе к турбулентности в зоне отрыва ламинарного пограничного слоя // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1988. Вып. 5(18). С. 44-49.

77. Бойко А. В., Довгаль А. В., Козлов В. В. И др. Отрыв ламинарного течения на двумерном препятствии в пограничном слое.-Новосибирск, 1988.-Препринт АН СССР. Сиб. Отделение. Ин-т теорет. и прикл. механики. 7-88

78. Бойко А. В., Довгаль А. В., Козлов В. В., Щербаков В. А. Неустойчивость и восприимчивость пограничного слоя в окрестности двумерных неоднородностей поверхности // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1990. Вып. 1. С. 50-56.

79. Довгаль А. В., Козлов В. В. Устойчивость отрывного течения в двугранном угле // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1984. Вып. 1(4). С. 47-51.

80. Бойко А. В., Грек Г. Р., Довгаль А. В., Козлов В. В. Возникновение турбулентности в пристенных течениях. Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1999. 328 с.

81. Zaman К. В. М. Q. and Hussain А. К. М. F. Turbulence suppression in free shear flows by controlled excitation// J. Fluid Mech. 1981. V. 103. P. 133159.

82. Ripley M. D., Pauley L. L. The unsteady structure of two-dimensional steady laminar separation//Phys. Fluids A. 1993. №12. P. 3099-3106.

83. Lin J. С. M., Pauley L. L. Low-Reynolds-Number separation on an airfoil // AIAA J. 1996. v. 34. №8. P. 1570-1577.

84. Kiya M., Sasaki K. Structure of a turbulent separation bubble // J. Fluid Mech. 1983. V. 137. P. 83-114.

85. Cherry N. J., Hiller R. and Latour M. E. M. P. Unsteady measurements in a separated and reattaching flow.// J. Fluid Mech. 1984. V. 144, P. 13-46.

86. Довгаль А. В., Сорокин A. M. Неустойчивость течения в зоне отрыва ламинарного пограничного слоя к сходу периодических вихрей //Теплофизика и аэромеханика. 2001. Т. 8, №2. С. 189-197.

87. Довгаль А. В., Сорокин А. М. Экспериментальное моделирование периодического вихреобразования при отрыве течения за уступом поверхности // Теплофизика и аэромеханика. 2002. Т. 9, №2. С. 193-200.

88. Довгаль А. В., Сорокин А. М. Взаимодействие колебаний больших и малых масштабов при отрыве ламинарного пограничного слоя // Прикладная механика и техническая физика. 2004. Т. 45, №4. С. 72-78.

89. Shan Н., Jiang L., Liu С. Direct numerical simulation of flow separation around a NACA 0012 airfoil //Computers & Fluids, 2005, V. 34, P. 10961114.

90. Alekseenko S., Bilsky A., Heinz O., Ilyushin В., Markovich D., Vasechkin V. Fine structure of the impinging turbulent jet // Proc. 5 Int. Symp. on Eng. Turbulence Modelling and Measurements, Mallorce, Spain, 2002.

91. Lasheras, J. C., Cho, J. S. and Maxworthy, T. On the origin and evolution of streamwise vortical structures in a plane, free shear layer // J. Fluid Mech.,1986. V. 172, P. 231-258.

92. Metcalfe R. W., Orszag, S. A., Brachet M. E., Menon S. and Riley J. J. Secondary instability of a temporally growing mixing layer// J. Fluid Mech.1987. V. 184. P. 207-243.

93. Liepmann, D. and Gharib, M. The role of streamwise vorticity on the near-field entrainment of a round jet // J. Fluid Mech., 1992, V. 245, P. 643-668.

94. Козлов В. В., Козлов Г. В., Грек Г. Р., Литвиненко М. В. Влияние продольных полосчатых структур на процесс турбулизации круглой струи // ПМТФ. 2004. Т. 45, №3. С. 50-60.

95. M.V. Litvinenko, V.G. Chernorai,L. Lofdal,and V.V. Kozlov A visualization study of the longitudinal structures of a plane wall-jet // Proceedings of the 7th Asian Symposium on Visualization, 2003, Singapore.

96. Литвиненко M. В. О формировании и роли продольных структур в плоской пристенной струе // IX Междунар. конф. "Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей": Тезисы конф. Новосибирск, 2004. С. 99-101.

97. Литвиненко М. В. Измерения характеристик пристенной струи с помощью PIV (particle image velocimetry) // X Междунар. конф. "Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей": Тезисы конф. Новосибирск, 2005. С. 96-99.

98. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя.-М.: Наука, 1969, 744 с.

99. Хинце И. О. Турбулентность, ее механизм и теория М.: Физматгиз, 1963, 680 с.

100. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М. Наука. 1986.

101. Swearingen, J. D. & Blackwelder, R. F. The growth and breakdown ofstreamwise vortices in the presence of a wall // J. Fluid Mech. 1987. V. 182. P. 255-290.

102. Swearingen, J. D. & Blackwelder, R. F. Spacing of streamwise vortices on concave walls // AIAA J. V. 24. P. 1706-1709.