Прямое численное моделирование нелинейной стадии ламинарно-турбулентного перехода
Автор: Степан Тихонович Калугин
Соавторы: Иван Михайлович Илюхин
Организация: Московский физико-технический институт
Исследование ламинарно-турбулентного перехода (ЛТП) представляет собой одну из важных задач как для фундаментальной науки, так и для аэрокосмической индустрии. Практическая значимость в случае сверхзвукового потока обусловлена резким ростом трения и тепловых нагрузок в переходной области на поверхности летательного аппарата, что напрямую влияет на аэродинамическую эффективность, энергопотребление и термическую защиту. Изучение механизмов ЛТП позволяет точнее предсказывать его положение, а также выявлять наиболее вероятные сценарии перехода к турбулентности.
Данное исследование направлено на анализ результатов численного моделирования развития возмущений в сверхзвуковом пограничном слое, которые внесены с помощью генератора вдув-отсос, работающего на фиксированной частоте вблизи передней кромки. Параметры набегающего потока выбраны в соответствии с полётными условиями на высоте 20 км при числе Маха 3. Расчёт выполнен в рамках решения нестационарных уравнений Навье-Стокса [1, 2]. Проведён анализ профилей осреднённых и пульсационных характеристик течения. Исследованы зависимости коэффициента трения для стационарного и возмущённого режимов. Выполнены корреляционный и спектральный анализы пульсаций [3]. Установлена область временной периодичности решения, частично расположенной внутри турбулентного клина (рис.).
Рис. Мгновенное поле возмущений давления на стенке.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект №23-79-10072).
1. Башкин В. А., Егоров И. В. Численное моделирование динамики вязкого совершенного газа // М: ФИЗМАТЛИТ, 2012.
2. Егоров И.В., Илюхин И.М., Калугин С.Т. Прямое численное моделирование зарождения турбулентности в сверхзвуковом пограничном слое на параболическом профиле // Изв. РАН. МЖГ. 2025. № 4 [принята к публикации].
3. Калугин С.Т. Численное моделирование ламинарно-турбулентного перехода в сверхзвуковом пограничном слое на параболическом профиле // Сборник тезисов 67-й Всероссийской конференции МФТИ. В печати.
