Проведено исследование восприимчивости пограничного слоя на модели прямого крыла к контролируемым локализованным возмущениям внешнего потока, создаваемым специальным источником, расположенным перед передней кромкой модели. Измерения показали, что в пограничном слое возникают возмущения с вытянутой в продольном направлении структурой, состоящей из чередующихся по трансверсальной координате областей с превышением и дефектом скорости относительно местной средней. Подобные “полосчатые структуры” возникают в пограничных слоях при воздействии интенсивной внешней турбулентности. Показана важная роль характеристик среднего течения в окрестности передней кромки модели в процессе преобразования внешних локализованных возмущений в возмущения пограничного слоя. Обнаружено слабое влияние градиентов давления на основные характеристики развития возмущений.
Экспериментально изучена линейная восприимчивость пограничного слоя на скользящем крыле к локализованным вибрациям поверхности. Исследовались процессы возбуждения и развития вниз по потоку волновых поездов, которые порождались локализованными вибрациями поверхности. Проведено разложение этих волновых поездов (состоящих из мод неустойчивости поперечного течения) на наклонные гармонические (во времени и в пространстве) моды. Амплитуды и фазы нормальных мод экстраполировались на положение источника возмущений для определения их начальных значений. Форма и амплитуда колебаний поверхности были с высокой точностью измерены с помощью двух различных методик. Затем амплитуда и фаза вибраций определялась для тех мод частотно-волнового спектра, которые соответствуют волнам неустойчивости, обнаруженным в пограничном слое вниз по потоку от источника. Были найдены также комплексные коэффициенты восприимчивости пограничного слоя скользящего крыла к вибрациям поверхности как функции поперечной компоненты волнового вектора.
В аэродинамической трубе исследовано течение несжимаемого газа в зоне отрыва ламинарного пограничного слоя за двумерным выступом поверхности плоской пластины. Получены данные о влиянии размера выступа и числа Рейнольдса на формирование неустойчивого отрывного течения, в котором доминируют процесс ламинарно-турбулентного перехода либо развитие упорядоченных вихревых структур. Сопоставление результатов эксперимента и расчетов по линейной теории устойчивости показало, что начальная фаза усиления колебаний, инициирующих переход к турбулентности, определяется локальными характеристиками оторвавшегося слоя. В другом режиме течения анализ локальной устойчивости не дает хорошего совпадения с экспериментом: сравнение результатов измерений с опубликованными данными других исследований дает основание связать возникновение квазипериодических вихрей с глобальными свойствами течения.
В статье проанализированы два метода расчета возмущений в пограничном слое. Установлено, что гарантированная точность двух методов одинакова. Показано, что параболизованные уравнения не являются параболическими по существу и контроль за точностью их решения затруднен. В работе предложена их регуляризация на основе метода двухмасштабных разложений.
В результате экспериментального исследования встречного взаимодействия двух соосных недорасширенных разреженных струй обнаружена перестройка волновой структуры от осесимметричной к кососимметричной с уменьшением числа Рейнольдса при фиксированных числах Маха на выходе сопел, нерасчетностях струй и расстоянии между соплами. Исследована зависимость кососимметричной структуры от основных параметров. По аналогии с режимами взаимодействия струи с преградой предлагается общая классификация режимов течения; особо выделены режимы автоколебаний.
В аэродинамической трубе исследовано течение несжимаемого газа в зоне отрыва ламинарного пограничного слоя за двумерным выступом поверхности плоской пластины. Получены данные о влиянии размера выступа и числа Рейнольдса на формирование неустойчивого отрывного течения, в котором доминируют процесс ламинарно-турбулентного перехода либо развитие упорядоченных вихревых структур. Сопоставление результатов эксперимента и расчетов по линейной теории устойчивости показало, что начальная фаза усиления колебаний, инициирующих переход к турбулентности, определяется локальными характеристиками оторвавшегося слоя. В другом режиме течения анализ локальной устойчивости не дает хорошего совпадения с экспериментом: сравнение результатов измерений с опубликованными данными других исследований дает основание связать возникновение квазипериодических вихрей с глобальными свойствами течения
С использованием моментного подхода и теории взаимодействующих взаимопроникающих континуумов строится математическая модель неизотермических турбулентных течений газовзвеси в каналах. В рамках континуальной модели движения газодисперсной среды подробно анализируется характер взаимодействия частиц со стенкой канала. Эти достигается путем разделения дисперсной фазы монодисперсных твердых частиц на фракции падающих и отраженных частиц. В результате появляется возможность для использования физических граничных условий на стенке канала. Процессы турбулентного переноса описываются с использованием усеченной модели Л. В. Кондратьева, обобщенной на случай присутствия в потоке нескольких фракций частиц. Общая модель процесса тестируется на экспериментальных данных по динамическим характеристикам и теплообмену.
Обосновывается модель динамики возмущений малой, но конечной амплитуды в макроскопически однородных химически неравновесных системах с флуктуациями, находящихся вблизи порога самовоспламенения. Сформулирован критерий потери устойчивости однородного состояния системы, исследованы условия перехода от режима теплового взрыва к детонационному режиму процесса химического превращения. На основе представлений о коллективных эффектах в нелинейном кинетико-волновом взаимодействии проанализированы фундаментальные закономерности зарождения и развития спонтанных детонационных процессов.
Проводится анализ гармонического закона изменения истинного коэффициента тепллоотдачи на теплообменной поверхности стенки со стационарным граничным условием третьего рода на внешней поверхности. Процедура решения включает применение метода типа Галеркина, а также разложение граничного условия третьего рода на внутренней поверхности в степенной ряд по амплитуде пульсаций истинного коэффициента теплоотдачи. Получено приближенное аналитическое решение для функции теплового влияния стенки – поправочного множителя к коэффициенту теплоотдачи, определяемому в теории конвективного теплообмена без учета теплового сопряжения со стенкой. Решение для пульсаций температуры на теплообменной поверхности записано в виде гармоники с фазовым сдвигом относительно пульсационной составляющей истинного коэффициента теплоотдачи.
С. Г. Заварухин, Г. Г. Кувшинов, М. А. Кузнецов*, Н. П. Смирнов*
Институт катализа Сибирского отделения РАН, Новосибирск *Институт теплофизики Сибирского отделения РАН, Новосибирск
Страницы: 95-104
Предлагается уточненная зависимость для расчета гидравлического сопротивления центробежно-барботажных аппаратов и представлены экспериментальные данные по сопротивлению аппаратов с различными завихрителями диаметром до 410 мм и высотой до 210 мм. Предложена процедура расчета газосодержания слоя, и даны рекомендации по выбору конусности завихрителя.
