Экспериментально исследуются процессы формирования и развития когерентных вихревых структур на поздних стадиях ламинарно-турбулентного перехода, инициируемого гармонической, почти двумерной волной Толлмина — Шлихтинга (ТШ), в автомодельном пограничном слое с параметром Хартри β
Н = – 0,115 (что соответствует неблагоприятному продольному градиенту давления) в условиях контролируемых возмущений с использованием универсального линейного источника трехмерных (в общем случае) волн неустойчивости. Основные измерения проведены с помощью термоанемометра в широкой области пространства, начиная со стадии синусоидальной мало-амплитудной волны неустойчивости и кончая стадиями формирования концентрированных локализованных вихревых структур. После углубленной обработки экспериментальных данных получены поля мгновенной скорости и завихренности течения в пространстве (–
t, x, y, z) и осуществлена компьютерная “визуализация” течения с вихревыми структурами. Изучены особенности поздних стадий перехода в пограничном слое с неблагоприятным градиентом давления (НГД) и проведено сопоставление полученных данных с предыдущими исследованиями. Обнаружено качественное сходство существенно нелинейных стадий перехода пограничного слоя с НГД с соответствующими стадиями, найденными ранее в безградиентном пограничном слое (Блазиуса). Показано, что нелинейная деформация нарастающей гармонической волны ТШ приводит к формированию to
-вихрей, интенсивных to
-образных слоев сильного сдвига, to
-образных вихрей, “шипов” на осциллограммах пульсаций, кольцевых вихрей и других структур, весьма схожих по форме и масштабам с найденными в безградиентном течении. Сделан вывод, что положительный градиент давления не приводит к существенным изменениям сценария поздних стадий ламинарно-турбулентного перехода, что является дополнительным свидетельством в пользу правомерности гипотезы [1] о существовании универсального существенно нелинейного механизма порождения пристенной турбулентности.
