Экспериментальное исследование эффекта аэродинамического охлаждения при обтекании цилиндра потоком сжимаемого газа
Автор: Сергей Станиславович Попович
Организация: НИИ механики МГУ
В литературе известен эффект снижения адиабатной температуры стенки до значений ниже термодинамической температуры при поперечном обтекании дозвуковым сжимаемым потоком цилиндра в области задней критической точки (эффект Эккерта-Вайзе). За цилиндром (или, например, за выходной кромкой лопатки турбины) образуется вихревой след с температурной стратификацией по сечению вихря: в центре вихря полная температура ниже начальной, а на периферии – выше. Для сверхзвуковых потоков [1] снижение адиабатной температуры стенки фиксируется в следе за плохо обтекаемым препятствием в виде клина, ребра или ступеньки.
По-видимому, впервые данный результат был опубликован в работе Хилтона У.Ф. Было отмечено, что температура задней стенки цилиндра практически равняется статической температуре набегающего потока. В то же время в передней части температура близка к температуре торможения [2]. Данный результат был подтвержден в ряде последующих работ, а также интенсифицирован за счет взаимного влияния пары круговых цилиндров [3].
В данной работе представлены результаты исследования методом инфракрасной термографии и визуализации методом PIV поперечного обтекания цилиндра дозвуковым потоком воздуха. Экспериментальное исследование проводится на базе аэродинамической установки АР-2 на стационарном режиме при числах Маха набегающего потока до 0.7, давлении торможения до 150 кПа, температуры торможения до 20⁰С.
Работа выполняется при поддержке гранта РНФ №24-79-10035.
1.Popovich S.S. Aerodynamic cooling of the wall in the trace of a supersonic flow behind a backward-facing ledge // Fluid Dynamics. 2022. Vol. 57. N. 1. P. 57–64.
2. Леонтьев А.И., Лущик В.Г., Макарова М.С., Попович С.С. Коэффициент восстановления температуры в сжимаемом турбулентном пограничном слое // Теплофизика высоких температур. 2022. Т. 60. № 3. С. 455-480.
3.Zditovets A.G., Kiselev N.A., Popovich S.S., Vinogradov Y.A. Experimental investigation of the Eckert-Weise effect (aerodynamic cooling) of pair side-by-side circular cylinders in a compressible cross-flow // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2024. Vol. 233.
