Исследование развития локализованных возмущений в пограничном слое плоской пластины в условиях повышенной степени турбулентности набегающего потока за уступом поверхности

В аэродинамической трубе на плоской пластине в отрывном течении за прямоугольным уступом исследовано возникновение и развитие локализованных возмущений, порождаемых низкочастотными импульсными отклонениями локального участка обтекаемой потоком поверхности в условиях низкой и повышенной степени турбулентности набегающего потока. Результаты получены методом термоанемометрии при малой дозвуковой скорости потока. Установлено, что импульсные отклонения стенки генерируют возмущения, представляющие собой так называемые полосчатые структуры и волновые пакеты колебаний. Отрыв ламинарного пограничного слоя ускоряет нарастание волновых пакетов с последующей турбулизацией пристенного течения. Выявлены особенности поведения локализованных возмущений в условиях повышенной степени турбулентности набегающего потока.

1. Landahl M. T. A note on an algebraic instability of in viscid parallel shear flows. J. Fluid Mech., 1980, vol. 98, p. 243−251.

2. Schmid P. J., Henningson D. S. Stability and Transition in Shear Flows. New York, Springer, 2001, 558 p.

3. Reshotko E. Transient growth: A factor in bypass transition. Phys. Fluids, 2001, vol. 13, no. 5, p. 1067–1075.

4. Чернорай В. Г., Спиридонов А. Н., Катасонов М. М., Козлов В. В. Генерация возмущений локализованным вибратором в пограничном слое прямого крыла // Прикладная механика и техническая физика. 2001. Т. 42, № 5. С. 365–373.

5. Горев В. Н., Катасонов М. М. Возникновение и развитие предвестников на фронтах продольных структур в пограничном слое прямого крыла // Теплофизика и аэромеханика. 2004. Т. 11, № 3. С. 403–415.

6. Горев В. Н., Катасонов М. М., Козлов В. В. Волновые предвестники продольных структур на прямом и скользящем крыле // ДАН. 2006. Т. 410, № 1. С. 53–56.

7. Горев В. Н., Катасонов М. М., Козлов В. В. Волновые предвестники продольных структур в пограничном слое скользящего крыла // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2007. № 5. С. 51–58.

8. Горев В. Н., Катасонов М. М., Щербаков В. А. Экспериментальное исследование возникновения и развития волновых пакетов – предвестников локализованных возмущений в двумерных и трехмерных пограничных слоях // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2007. Т. 2, № 4. С. 49–54.

9. Горев В. Н., Катасонов М. М., Козлов В. В. Особенности нестационарных процессов в области фронтов продольных структур в пограничном слое прямого крыла // Теплофизика и аэромеханика. 2008. Т. 15, № 3. С. 441–451.

10. Катасонов М. М., Мотырев П. А., Сбоев Д. С., Козлов В. В., Эверс К. Б. Развитие волновых пакетов-предвестников в пограничном слое прямого крыла // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2012. Т. 7, № 1. С. 28–37.

11. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1969. 742 с.

12. Taghavi H., Wazzan A. R. Spatial stability of some Falkner-Skan profiles with reversed flow. Phys. Fluids, 1974, vol. 17, p. 2181−2183.

13. Nayfeh A. H., Ragab S. A., Al-Maaitah A. A. Effect of bulges on the stability of boundary layers. Phys. Fluids, 1988, vol. 31, no. 4, p. 796−806.

14. Michalke A. On the inviscid instability of wall-bounded velocity profiles close to separation. Z. Flugwiss. Weltraumforsch, 1990, vol. 14, p. 24−31.

15. Boiko A. V., Grek G. R., Dovgal A. V., Kozlov V. V. The Origin of Turbulence in Near-Wall Flows. Berlin, Springer, 2002, 267 p.

16. Грек Г. Р., Катасонов М. М., Козлов В. В., Чернорай В. Г. Моделирование «пафф»структур в двух- и трехмерных пограничных слоях. Препринт № 2. Новосибирск: ИТПМ СО РАН, 1999. 26 с.