Главная – Журналы – Поиск по журналам

В работе проведено численное моделирование характеристик неустойчивых возмущений Тейлора – Гертлера в сверхзвуковой осесимметричной струе в рамках вязкого приближения теории гидродинамической устойчивости. Выведены основные уравнения для малых колебаний в криволинейной цилиндрической системе координат. Изучены закономерности и особенности характеристических связей разномасштабных вихрей при изменении средних параметров потока. Найдены критические числа Рейнольдса потери устойчивости. Установлено, что крупномасштабные вихри, имеющие меньшие инкременты по сравнению с мелкомасштабными, теряют устойчивость при более низких числах Рейнольдса. Дается трактовка некоторых экспериментальных результатов.

Для предварительных исследований воздействия локального энергоисточника на обтекание тела сверхзвуковым потоком предложена упрощенная модель следа за источником. Моделирование следа за локальным энергоисточником с помощью слабонедорасширенной струи позволяет получить аэродинамические характеристики тел, согласующиеся с результатами полного расчета трехмерных уравнений Эйлера.

Экспериментально исследуется смешение горячего потока с коаксиальным газокапельным потоком в цилиндрическом канале. Получены распределения температуры адиабатической стенки и эффективности охлаждения по длине канала при различных значениях температуры основного потока и концентрации жидкости, а также распределения полей температур, влажности и концентрации пара в пристенной области. Температура основного потока в экспериментах составляла 50, 100 и 150 °С, массовая концентрация жидкости, распыленной в пристенной струе, имела значения 0, 5 и 10 %. Полученные данные позволяют оценить масштаб слоя смешения потоков и изменение влажности в сечениях канала.

Разработана методика визуализации импульсных крупномасштабных (до 5 м) воздушных струй, создаваемых пневмоимпульсными генераторами. Исследовано влияние геометрических и газодинамических параметров пневмоимпульсного генератора на динамику распространения струй, истекающих в свободное пространство. В обобщенных координатах получена аппроксимационная зависимость, описывающая траекторию движения контактной поверхности струйного газа в широком диапазоне геометрических параметров при отношении полного начального давления в форкамере к давлению в окружающем пространстве в пределах 4 – 51.

Рассмотрено влияние локального энерговыделения у стенки плоского канала на структуру сверхзвукового течения. Решаются уравнения Эйлера. Энерговыделение моделируется заданием в некоторой зоне более высокого начального давления. Размеры зоны малы. Для решения этой разномасштабной задачи применяется специально разработанный численный метод, позволяющий вводить перекрывающиеся сетки, размеры ячеек которых отличаются, по крайней мере, на порядок. Тестовые расчеты показали эффективность метода. Результаты по влиянию энерговыделения приведены для числа Маха на входе в канал M = 2. Установлено, что локальное энерговыделение создает заметную завихренность потока. Кроме того, начальное возмущение относительно быстро распространяется поперек канала. Оба фактора важны в практическом плане (для управления процессами перемешивания химически реагирующих веществ, организации сверхзвукового горения и т. д.).

Представлены результаты экспериментальных исследований тепловых потоков и аэродинамических характеристик асимметричных летательных аппаратов упрощенных форм при гиперзвуковых скоростях течения. Для некоторых из рассматриваемых аппаратов проведены расчеты по разработанным приближенным методам, результаты которых сопоставлены с полученными экспериментальными данными. Предложены эмпирические зависимости для расчета тепловых потоков.

Рассчитывается гиперзвуковое течение вязкого сжимаемого газа возле тела вращения с элементом, индуцирующим переднюю отрывную зону. Используется неявная симметричная схема для решения уравнений сжимаемого газа в произвольных криволинейных координатах. Схема имеет на стационарных решениях шестой порядок аппроксимации. Приводится сравнение интегрального коэффициента сопротивления для тела с элементом и без него.

Проведено исследование внутренней структуры и характеристик развития локализованных в пространстве и во времени возмущений пограничного слоя на плоской пластине. Пограничный слой возбуждался контролируемыми локализованными вихревыми возмущениями, вводимыми во внешнее течение выше по потоку от передней кромки модели. Показано, что ориентация и направление распространения внешних возмущений относительно направления средней скорости потока оказывают существенное влияние на внутреннюю структуру возмущений пограничного слоя. При этом возмущения пограничного слоя имеют одинаковые интегральные характеристики развития. Это указывает на универсальность порождаемых в пограничном слое возмущений.

В работе показано, что в качестве приближения для распределения температуры по поперечной координате в пленке жидкости с переменной вязкостью, формирующейся и движущейся на поверхности вращающегося диска, допустимо использовать линейный профиль. Сформулирована постановка задачи об устойчивости пленочного течения жидкости с переменной вязкостью на вращающемся диске. Проведена оценка влияния малых возмущений температуры в пленке на гидродинамические параметры течения.

В работе показано, что условием образования сухих пятен или ривулетов является минимум характеристической функции (потенциала), которая определяется условиями рассматриваемого процесса. Показано также, что объемная часть потенциала является экстремалью соответствующей вариационной задачи. На основе предлагаемой теории определены критические толщины h_кр (объемные расходы G ^* ) пленочного течения для пары жидкость – поверхность, имеющие различные значения равновесного краевого угла. С точки зрения проблемы образования сухих пятен предложено выделять только два режима пленочного течения: метастабильный, или докритический (G G ^*), и стабильный, или закритический (G G ^*).