ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ ОБТЕКАНИИ ЦИЛИНДРА ДОЗВУКОВЫМ ГАЗОВЫМ ПОТОКОМ
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 турбинной лопатки) образуется вихревой след с температурной стратификацией по сечению вихря: в центре вихря полная температура ниже начальной, а на периферии – выше. Для сверхзвуковых потоков снижение адиабатной температуры стенки (эффект аэродинамического охлаждения) фиксируется в следе за обтекаемым препятствием в виде клина, ребра или ступеньки.
По-видимому, впервые эффект охлаждения цилиндра был опубликован в работе Хилтона. Отмечалось, что температура задней стенки цилиндрического зонда практически равняется статической температуре набегающего потока. В то же время в передней части цилиндра температура была близка к температуре торможения. Данный эффект был подтвержден в ряде последующих работ, а также интенсифицирован за счет взаимного влияния пары круговых цилиндров [1]. На основе эффекта Эккерта-Вайзе предложен метод энергоразделения газового потока [2].
В данной работе представлены результаты исследования методом ИК-термографии поперечного обтекания цилиндра дозвуковым потоком воздуха. Экспериментальное исследование проводилось на базе аэродинамической установки АР-2 на стационарном режиме при числах Маха набегающего потока от 0.4 до 0.6, давлении торможения до 150 кПа, температуре торможения до 23⁰С. С помощью ИК-камеры зафиксирован эффект охлаждения задней поверхности цилиндра, причем эффект возрастает с увеличением скорости набегающего потока. Охлаждение поверхности цилиндра составило от 4±0.6 K при числе Маха 0.4 до более 20±0.6 К при числе Маха 0.6.
1. 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. V. 233
2. Здитовец А.Г., Попович С.С., Киселев Н.А., Виноградов Ю.А. Устройство и способ безмашинного энергоразделения газа // Патент на изобретение №2853045. Опубл.: 12.12.2025.
