Исследование течения за элементом шероховатости на поверхности БПЛА при благоприятном градиенте давления

В аэродинамической трубе малых дозвуковых скоростей было проведено экспериментальное исследование обтекания наветренной стороны трапециевидной модели летающего крыла (БПЛА) с локально-установленным генератором возмущений в области максимальной восприимчивости на её поверхности. Генератор представлял собой трехмерный элемент шероховатости, высота которого была сопоставима с толщиной пограничного слоя. Уникальность работы заключалась в том, что эксперименты были проведены в аэродинамической трубе при реальных полетных числах Рейнольдса на модели БПЛА в масштабе 1 : 1. Были получены результаты визуализации течения вблизи гладкой поверхности и за шероховатостью с помощью метода жидкокристаллической термографии. Детально изучена внутренняя структура и процессы развития продольного возмущения за шероховатостью вниз по течению с помощью метода термоанемометрии.

1. Bippes H. Basic experiments on transition in three-dimensional boundary layers dominated by crossflow instability. Progress in Aerospace Sci., 1999, vol. 35, no. 4, p. 363–412.

2. Козлов В. В., Грек Г. Р., Литвиненко Ю. А., Толкачев С. Н., Чернорай В. Г. Экспериментальные исследования локализованных возмущений и их вторичной высокочастотной неустойчивости в пограничном слое плоской пластины, прямого и скользящего крыла (обзор) //Вестник НГУ. Серия: Физика. 2014. Т. 9, № 4. С. 39–64.

3. Chernoray V. G., Kozlov V. V., Löfdahl L., Chun H. H. Visualization of sinusoidal and varicose instabilities of streaks in a boundary layer. J. Visualization, 2006, vol. 9, no. 4, p. 437– 444.

4. Carpenter A. L., Saric W. S., Reed H. L. Roughness receptivity in swept-wing boundary layers – experiments. Intern. J. Engng. Systems Modelling and Simulation, 2010, vol. 2, no. 1/2, p. 123–128.

5. Бойко А. В., Козлов В. В., Сызранцев В. В., Щербаков В. А. Экспериментальное исследование процесса перехода к турбулентности на одиночном стационарном возмущении в пограничном слое скользящего крыла //Прикладная механика и техническая физика. 1995. Т. 36, № 1. С. 72–84.

6. Бойко А. В., Козлов В. В., Сызранцев В. В., Щербаков В. А. Экспериментальное исследование высокочастотных вторичных возмущений в пограничном слое скользящего крыла //Прикладная механика и техническая физика. 1995. Т. 36, №3. С. 74–83.

7. Бойко А. В., Грек Г. Р., Довгаль А. В., Козлов В. В. Возникновение турбулентности в пристенных течениях. Новосибирск: Наука, 1999. 328 с.

8. Толкачев С. Н., Каприлевская В. С., Козлов В. В. Роль двумерной шероховатости в процессе ламинарно-турбулентного перехода в области благоприятного градиента давления на скользящем крыле //Вестник НГУ. Серия: Физика. 2014. Т. 9, № 4. С. 65–73.

9. Толкачев С. Н., Горев В. Н., Козлов В. В. Исследование продольных вихрей за шероховатостью и их вторичной неустойчивости на передней кромке скользящего крыла //Доклады академии наук. 2014. Т. 459, № 2. C. 178–181.

10. Каприлевская В. С., Толкачев С. Н., Козлов В. В. Исследование структуры течения за двумерной шероховатостью на скользящем крыле в области благоприятного градиента давления //Сибирский физический журнал. 2017. Т. 12, № 3. С. 24–34.

11. Pavlenko A. M., Zanin B. Yu., Katasonov M. M. Flow around a small-sized UAV model in a turbulent trace. In: XIX Intern. Conference on the Methods of Aerophysical Research (ICMAR 2018) (Novosibirsk, Russia, 13–19 Aug., 2018): AIP Conference Proceedings. S. l, 2018, vol. 2027, no. 1, p. 040004-1–040004-7.

12. Каприлевская В. С., Павленко А. М., Козлов В. В., Крюков А. В. Течение за трехмерным элементом шероховатости на модели стреловидного крыла // Теплофизика и аэромеханика. 2020, Т. 27, № 3. С. 337–346.

13. Жаркова Г. М., Коврижина В. Н., Хачатурян В. М. Экспериментальное изучение дозвуковых течений методом жидкокристаллической термографии //Прикладная механика и техническая физика. 2002. Т. 43, № 2. С. 122–128.

14. Zharkova G. M., Zanin B. Yu., Kovrizhina V. N., Brylyakov A. P. Free stream turbulence effect on the flow structure over the finite span straight wing. J. Vizualization (The Vizualization Soc. of Japan), 2002, vol. 5, no. 2, p. 169–176.

15. Kawamura T., Hiwada M., Hibino T., Mabuchi I., Kumada M. Flow around a finite circular cylinder on a flat plate. Bulletin of JSME, 1984, vol. 27, no. 232, p. 2142–2151.

16. Pattenden R. J., Turnok S. R., Zhang X. Measurements of the flow over a low aspect ratio cylinder mounted on a ground plane. Experiments in Fluids, 2005, vol. 39, no. 1, p. 10–21.