PIV исследование сжимаемого течения с градиентом давления: поперечное обтекание цилиндра

Автор: Сергей Станиславович Попович

Соавторы: Здитовец А.Г., Киселев Н.А., Виноградов Ю.А.

Организация: НИИ механики МГУ

PIV исследование сжимаемого течения с градиентом давления: поперечное обтекание цилиндра

Внешние воздействия (градиент давления, проницаемость стенки, форма и рельеф поверхности, скачки уплотнения и отрывные течения) могут приводить как к повышению аэродинамического нагрева в локализованной области, так и к охлаждению стенки. 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 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 время, как в передней части температура близка к температуре торможения [2]. Результат был подтвержден в ряде последующих работ, а также интенсифицирован за счет взаимного влияния пары круговых цилиндров [3].

В данной работе представлены результаты исследования поперечного обтекания цилиндра дозвуковым потоком воздуха, полученные методом PIV (система Полис). Экспериментальное исследование проводится на базе аэродинамической установки АР-2 на стационарном режиме при изменении числа Маха набегающего потока в диапазоне 0.5-0.6.

Работа выполняется при поддержке гранта РНФ №19-79-10213.

 

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.Виноградов Ю.А., Здитовец А.Г., Киселёв Н.А., Попович С.С. Экспериментальное исследование энергоразделения при поперечном обтекании пары круговых цилиндров сжимаемым потоком воздуха // Известия РАН. МЖГ. 2023. № 2. С. 102–112.