Совершенствование метода переменного N-фактора для прогноза положения ламинарно-турбулентного перехода в пограничном слое на скользящем крыле
Автор: Дмитрий Алексеевич Мищенко
Соавторы: Бойко А.В., Бородулин В.И., Иванов А.В., Кирилловский С.В., Мищенко Д.А., Поплавская Т.В. Черепанов А.Д.
Организация: Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
Одним из современных инженерных методов расчета положения ламинарно-турбулентного перехода (ЛТП) в пограничных слоях является так называемый метод переменного N-фактора, который учитывает начальные амплитуды усиливаемых в исследуемом основном течении мод неустойчивости. Настоящая работа направлена на дальнейшее совершенствование этого метода применительно к расчету перехода в погранслое на скользящем крыле, вызванного развитием стационарных мод неустойчивости поперечного течения (ПТ-мод), за счет учета спектрального состава шероховатости обтекаемой поверхности. (Такие шероховатости являются основным источником порождения указанных возмущений.)
Эксперименты и расчеты (по линейной теории устойчивости) были проведены по аналогичной [1] схеме. Тепловизионные измерения положения ЛТП (в диапазоне скоростей набегающего потока Q = 20÷48 м/c) были выполнены в малотурбулентной аэродинамической трубе Т-325 ИТПМ СО РАН, в пограничном слое верхней стороны модели стреловидного крыла «СК45» с углом стреловидности χ = 45° и хордой С = 700 мм, установленного под углом атаки α = −5° к набегающему потоку. В отличие от обширных экспериментов [1], выполненных при тех же параметрах основного течения, шероховатость передней кромки (ПК) СК45 (до 0.1С) имела очень однородный осредненный амплитудный спектр по поперечным волновым числам bʹ (рис. а), что было достигнуто за счет ее формирования особой шероховатой самоклеющейся пленкой.
Было обнаружено, что учет всего диапазона bʹ при расчете среднеквадратичной высоты используемой шероховатости hrms, приводит к существенному отклонению N-факторов начала ЛТП от верифицированного в [1] «закона» переменного N-фактора (см. рис. b). В то же время, определение hrms в полосе bʹ, соответствующей только нарастающим в погранслое ПТ-модам, возвращает найденные N-факторы в предсказываемое «законом» положение. (Аналогичное уточнение hrms для шероховатостей [1] слабо влияет на их значения.)
Работа выполнена при поддержке РНФ (Грант No. 23-19-00644).
1. A.V. Boiko et al. Description and prediction of roughness-induced transition in swept-wing boundary layers // AIAA Journal. – 2025. – 0. – P. 1-12.
