АКТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЛАМИНАРНО-ТУРБУЛЕНТНЫМ ПЕРЕХОДОМ, ВЫЗВАННЫМ СТАЦИОНАРНЫМИ ВИХРЯМИ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ПОПЕРЕЧНОГО ТЕЧЕНИЯ, С ПОМОЩЬЮ МНОГОКАНАЛЬНОГО ПЛАЗМЕННОГО АКТУАТОРА
Автор: Александр Янович Котвицкий
Соавторы: А.А. Абдуллаев, И.А. Моралев
Организация: ОИВТ РАН
Приоритетным направлением повышения топливной эффективности летательных аппаратов считается снижение вязкого турбулентного трения при обтекании несущих поверхностей [1]. Развитие ламинарно-турбулентного перехода (ЛТП) на стреловидных крыльях современных самолетов обусловлено неустойчивостью поперечного течения (НПТ). В условиях крейсерского полета переход вызывается стационарной модой, возбуждаемой шероховатостью обтекаемой поверхности [2-3]. В данной работе выполнено экспериментальное исследование управления ЛТП, вызванного стационарными вихрями НПТ, с помощью многоканального плазменного актуатора на основе диэлектрического барьерного разряда. В качестве стратегии управления ЛТП рассматривался метод противофазного подавления первичных мод пограничного слоя. Эксперимент проводился в дозвуковой низкотурбулентной аэродинамической трубе незамкнутого типа при скорости набегающего потока 25м/с и уровне турбулентности 0.05% в полосе частот 10-1000Гц. Трехмерный пограничным слой создавался на модели скользящего крыла с углом стреловидности 40град. и наведенным градиентом давления (рис.1а). Диагностика течения осуществлялась с помощью метода цифровой трассерной визуализации (PIV) и термоанемометрии. Многоканальный актуатора состоит из 16 разрядных ячеек с независимым питанием, которых размещался на расстоянии 100мм от передней кромки модели. Целевые возмущения создавались искусственной одиночной и бинарно стохастической шероховатостями с высотами 80-200мкм, локализованные на расстоянии 60-70мм от передней кромки модели. Реализация управления осуществлялась схемами с разомкнутой и замкнутой петлями обратной связи (рис.1б). Задача оптимизации состояла минимизации квадратичной нормы трансверсального профиля скорости в пограничном слое на некотором расстоянии от передней кромки модели в пространстве управляющих напряжений многоканальной системы. Показано снижение амплитуды естественных возмущений на 80%. Кроме того, для следа за одиночной неровностью продемонстрировано смещение точки перехода вниз по потоку на 18% от хорды модели (рис.1в-г).
