Универсальный сценарий турбулизации погранслоя скользящего крыла. «Зоопарк» вторичных неустойчивостей

Автор: Юрий Семенович Качанов

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

Доклад посвящён обзору экспериментальных исследований сценариев перехода к турбулентности ламинарного пограничного слоя скользящего крыла в условиях доминирования неустойчивости поперечного течения. Основное внимание уделяется механизмам турбулизации течения на заключительных стадиях процесса перехода. Показано, что, в отличие от двумерного пограничного слоя, в данном случае существует некоторый универсальный слабонелинейный механизм разрушения ламинарного течения, ассоциируемый с целым набором («зоопарком») вторичных неустойчивостей течения, сходных друг с другом по физической природе, но существенно отличающихся по своим внешним проявлениям.

Приводимый обзор базируется на результатах экспериментальных и теоретических исследований как автора и его группы (см., например, [1, 2]), так и других отечественных и зарубежных научных групп. На рисунке приведена иллюстрация «зоопарка» вторичных неустойчивостей, экспериментально обнаруженных в работе [2] в погранслое 35-градусного скользящего крыла при низкой степени турбулентности набегающего потока в четырёх диапазонах частот в присутствии стационарных вихрей неустойчивости поперечного течения, возбуждаемых неровностью обтекаемой поверхности. При повышенной степени турбулентности зоны вторичной неустойчивости «путешествуют» во времени и в пространстве, сохраняя свои главные черты и связь со структурой основного потока.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (код проекта 24-19-00627).

1. Качанов Ю.С. Истоки турбулентности. Физическая природа. - Видеокнига – Новосибирск, ИТПМ СО РАН, 2023. http://itam.nsc.ru/videobook/index.html

2. Бородулин В.И., Иванов А.В., Качанов Ю.С., Мищенко Д.А. Механизмы слабонелинейных взаимодействий мод неустойчивости в трёхмерном пограничном слое // X Всероссийская конференция, «Лаврентьевские чтения по математике, механике и физике» Тезисы докладов. – Новосибирск: Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева, 2025.