Управление структурой отрывного течения продольными пульсациями скорости
Автор: Николай Сергеевич Душин
Организация: Федеральный исследовательский центр Казанский научный центр РАН
Понимание процессов переноса импульса и энергии в отрывных турбулентных течениях и способов управления ими имеет ключевое значение для решения задач интенсификации тепломассообмена в энергетическом и технологическом оборудовании. Высокую актуальность в этой области имеют работы, в которых изучается влияние на отрыв потока различных способов внешнего воздействия. Однако очевидно, что локальные методы воздействия на поток сложно внедрить в реальные устройства. Возможным вариантом решения сложившейся проблемы является использование наложенных продольных пульсаций скорости, которые можно реализовать путем периодического изменения расхода рабочей среды или обнаружить их как следствие влияния факторов различной природы. В докладе рассматривается несколько ключевых аспектов, связанных с изучением периодического изменения скорости газа на отрыв потока в канале с дискретной шероховатостью.
В докладе мы будем отталкиваться от результатов визуализации течения в широких диапазонах изменения частоты и амплитуды внешнего воздействия, которые показали существование нескольких типов течения, кардинально отличающихся от привычной картины течения в стационарных условиях [1]. Далее рассмотрим вопросы создания обоснованной классификации выявленных режимов течения, установления границ между этими режимами и обсудим возможность связи выявленных границ с особенностями спектра естественных частот пульсаций скорости в окрестности точки отрыва течения в стационарном случае. Не углубляясь подробно в механизмы формирования течения на каждом из выделенных режимов рассмотрим интересные физические эффекты, показывающие возможность значительного сокращения длины отрывной области, интенсификации массообмена и удвоения частоты пульсаций скорости, по отношению к частоте внешнего воздействия. В заключительной части доклада будет продемонстрирован эффект перестройки кинематической структуры отрывного течения на стационарном режиме, получаемый за счет изменения высоты выступов в канале (подробности см. в [2]) и проведены параллели с эффектами, полученными при внешнем воздействии на поток.
1. Душин Н.С., Михеев Н.И., Душина О.А., Давлетшин И.А. Прогнозирование режимов вихреобразования за препятствием в канале при гармоническом изменении расхода газа // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2025. №1. С. 52-59.
2. Душин Н.С. Структура и энергетические характеристики отрывного течения в канале с низкими поперечными выступами // Теплофизика и аэромеханика. 2025. Т. 26. № 4. С. 549–560.
