Катасонов М.М. Козлов В.В. Павленко А.М.
Экспериментальное исследование возмущений, генерируемых локализованными вибрациями поверхности в пограничном слое плоской пластины
Докладчик: Катасонов М.М.
В последние годы, повышенное внимание исследователей направлено на изучение ламинорно-турбулентного перехода в пограничном слое при высоком или повышенном уровне турбулентности свободного потока. Сценарий этого перехода был впервые предложен профессором Морковиным в 1984 году и известен с тех пор в литературе как “Байпас-переход”. Данный сценарий перехода характеризуется наличием в пограничном слое продольных локализованных структур, которые в процессе своего развития создают благоприятные условия для появления и роста высокочастотных волновых возмущений (вторичная неустойчивость, волновые пакеты), что способствует возникновению турбулентных пятен. Механизм формирования вторичных неустойчивых колебаний все еще остается не совсем ясным. В настоящих экспериментах продольные локализованные структуры моделировались в пограничном слое Блазиуса посредством лавсановой мембраны размером 17х17 мм, размещенной на поверхности плоской пластины. Мембрана приводилась в движение импульсом вдува длительностью 200 миллисекунд. Регистрация возмущений пограничного слоя осуществлялась с помощью термоанемометра постоянного сопротивления однониточным датчиком. Сбор данных производился синхронно с вводом контролируемых возмущений. Исследования были выполнены в дозвуковой малотурбулентной аэродинамической трубе T-324 ИТПМ СО РАН. Скорость набегающего потока была в диапазоне 3.5≤U∞≤18 м/с. Степень турбулентности набегающего потока не превышала 0.04 % U∞. Как показано в предыдущих экспериментах, колебания локализованного участка поверхности продуцируют в пограничном слое два типа возмущений - локализованные полосчатые структуры и волновые пакеты. В области неблагоприятного градиента давления или в отрывной области течения амплитуда волновых пакетов нарастает. Настоящие эксперименты, выполненные при нулевом градиенте давления, показали появление волновых пакетов вблизи фронтов продольных локализованных структур, причем их пространственное развитие идет согласно линейной теории гидродинамической устойчивости. Амплитуда волнового пакета растет, если его частота принадлежит неустойчивой области (при скоростях свободного потока U∞=13-18 м/с), и затухает, если находится вне этого диапазона (U∞=3.5 и 11 м/с). В то же самое время, амплитуда продольной локализованной структуры уменьшается вниз по течению.
Работа была поддержана грантом Президента Р. Ф. для Научных Школ (НШ-8788.2016.1) и РФФИ № 16-19-10330.
К списку докладов