Забыли данные входа?   Регистрация  

Распределенное порождение нестационарных вихрей Гёртлера низкочастотной турбулентностью набегающего потока

Автор: Дмитрий Алексеевич Мищенко

Соавторы: В.И. Бородулин, А.В. Иванов, Ю.С.Качанов

Организация: Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН

Распределенное порождение нестационарных вихрей Гёртлера низкочастотной турбулентностью набегающего потока

Работа посвящена систематическому экспериментальному исследованию одного из наиболее эффективных механизмов порождения нестационарных (в общем случае) вихрей Гёртлера [1], связанного с распределенным рассеянием низкочастотных и стационарных вихрей набегающего потока на естественной неоднородности нарастающего пограничного слоя. Эксперименты проведены в малотурбулентной аэродинамической трубе Т-324 ИТПМ СО РАН при скорости основного потока 9,18 м/с в двумерном пограничном слое типа Блазиуса на вогнутой поверхности высокоточной экспериментальной модели (радиус закругления R = 8,37 м). Основные измерения выполнены термоанемометром с использованием метода контролируемых нестационарных возмущений, реализованного за счет применения специальных источников. Прямые экспериментальные результаты получены для вихрей Гёртлера трех частот f = 8, 13 и 17 Гц (частотный параметр F = 9,29; 15,09 и 19,73) с поперечными длинами волн λz = 7 ÷ 24 мм (безразмерный поперечный масштаб L = 119 ÷ 758) в диапазоне чисел Гёртлера G*= 8,6 ÷ 21,0.

Обнаружено, что исследуемый механизм распределенной вихревой восприимчивости способен эффективно порождать как стационарные, так и нестационарные вихри Гёртлера, а также существенно модифицировать законы развития нестационарных (по крайней мере) гёртлеровских мод вниз по потоку (рис. 1). Действие механизма способно сильно изменять инкременты возмущений пограничного слоя и обеспечивать как усиление, так и подавление нестационарных гёртлеровских мод. В работе получены оценки количественных характеристик исследуемой задачи – коэффициентов распределенной вихревой восприимчивости. Найдено, что амплитуды и фазы коэффициентов не зависят от продольной координаты (в исследованном диапазоне параметров) и являются постоянными величинами (константами). Амплитуды коэффициентов нарастают (по линейному закону) с ростом частоты возмущений, а также с ростом их поперечного масштаба (особенно в области высоких частот). Оценки коэффициентов при порождении стационарных вихрей Гёртлера были получены путем линейной аппроксимации частотной зависимости амплитуд коэффициентов при порождении нестационарных гёртлеровских вихрей с последующей экстраполяцией на нулевую частоту. Обнаружено, что ответственный за порождение стационарных мод неустойчивости Гёртлера механизм распределенной вихревой восприимчивости является значительно более слабым, чем в случае порождения нестационарных гёртлеровских вихрей.

1.Boiko A.V., Ivanov A.V., Kachanov Y.S., Mischenko D.A. Steady and unsteady Görtler boundary-layer instability on concave wall // European Journal of Mechanics B/Fluids, 2010, 29, 61-83.