Издательство СО РАН

Издательство СО РАН

Адрес Издательства СО РАН: Россия, 630090, а/я 187
Новосибирск, Морской пр., 2

soran2.gif

Baner_Nauka_Sibiri.jpg


Яндекс.Метрика

Поиск по журналу

Теплофизика и аэромеханика

2012 год, номер 5

Порождение нестационарных вихрей Гёртлера локальными неоднородностями поверхности. Коэффициенты восприимчивости

А. В. Иванов, Ю. С. Качанов, Д. А. Мищенко
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
kachanov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: переход к турбулентности, восприимчивость, нестационарная неустойчивость Гёртлера, неоднородности поверхности
Страницы: 537-554

Аннотация

Проведено экспериментальное исследование механизма порождения нестационарных вихрей Гёртлера в пограничном слое на вогнутой стенке неоднородностями (вибрациями и неровностями) поверхности. Неоднородности создавались специально разработанным источником возмущений. Они были контролируемыми, локализованными по продольной координате и периодическими по размаху экспериментальной модели. Исследования в малотурбулентной аэродинамической трубе показали, что источник является эффективным инструментом экспериментального изучения задач восприимчивости и устойчивости пограничного слоя с преобладанием неустойчивости Гёртлера. Его работа приводит к порождению нестационарных гёртлеровских вихрей малой амплитуды (десятые и сотые доли процента от скорости основного потока) с заданными параметрами: частотой и поперечной длиной волны. В работе экспериментально количественно изучена задача линейной восприимчивости пограничного слоя к неоднородностям поверхности в широком диапазоне частот для наиболее опасных поперечных масштабов гёртлеровских вихрей. Получены величины амплитуд и фаз коэффициентов восприимчивости. Амплитуды оказались значительно меньше, чем при возбуждении мод других типов гидродинамической неустойчивости (волн Толлмина−Шлихтинга и мод неустойчивости поперечного течения). Обнаружено, что амплитуды коэффициентов восприимчивости существенно растут с частотой, а для высоких частот — и с поперечным масштабом возмущений, хотя для стационарных неровностей поверхности влияния масштаба не наблюдается. Найдено, что частотные зависимости эффективности механизмов устойчивости и восприимчивости разнонаправлены, находятся в конкуренции и могут частично компенсировать друг друга, способствуя развитию в пограничном слое гёртлеровских вихрей широкого диапазона частот.