ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ ЗА УДАРНОЙ ВОЛНОЙ

Автор: Анатолий Ярославович Копылов

Соавторы: Знаменская И.А.

Организация: Физический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова

Одной из важнейших задач современной аэромеханики является предсказание и управление ламинарно-турбулентным переходом в пограничных слоях, в основном - с целью увеличения длины области ламинарного течения в нем. Целью данной работы являлось изучение эволюции пограничного слоя в течении газа за фронтом плоской ударной волны в рабочей камере ударной трубы.  Исследовался спутный поток за плоской ударной волной на временном интервале от 0 до 10 мс для чисел Маха 2 - 4,2. Для визуализации участков ламинарного и турбулентного пограничного слоя используется теневая схема с лазерной подсветкой, регистрировалась вторая производная плотности газа. Съемка велась высокоскоростной цифровой камерой (скорость съемки 100000-420000 к/c). Луч лазера с помощью системы линз формировался в параллельный пучок света, который проходил через объект исследования и сводился объективом камеры на ее матрицу. Получены теневые анимации течения с областью ламинарно-турбулентного перехода в оптически тонком пограничном слое.

Визуализированы полосчатые структуры в сверхзвуковом пограничном слое на стекле рабочей камеры. Исследованы количественные характеристики пограничного слоя и полосчатых структур; определены размеры ламинарной, турбулентной, переходной областей; ширина, скорость развития полосчатых структур. Проведена обработка изображений. Исследованы спектры пульсаций интенсивности в турбулентном течении.