Исследование возникновения и развития продольных вихрей и их вторичной неустойчивости на модели летающего крыла

Проведено подробное исследование влияния двумерного элемента шероховатости на течение за трехмерным элементом на модели скользящего крыла. Впервые проведены исследования на наветренной стороне модели летающего крыла в диапазоне скоростей 7,2–20 м/с в области благоприятного градиента давления за элементами шероховатости и изучены механизмы вторичной неустойчивости возмущений, приводящих к турбулентности. Показано, что за трехмерным элементом шероховатости формируется продольная структура, вниз по течению наблюдается изгиб траектории данной структуры и увеличение ее размеров. Структура состоит из двух стационарных возмущений различных размеров, что обусловлено наличием поперечного течения и вторичных возмущений, приводящих к переходу. Исследовано и количественно определено влияние распределенного отсоса через мелкоперфорированный вкладыш на пространственное развитие стационарного возмущения от трехмерного элемента шероховатости в пограничном слое прямого крыла. Показано, что отсос способен реламинизировать течение и устранить отрыв пограничного слоя.

1. Kozlov V. V., Levchenko V. Ya., Sova V. A., Shcherbakov V. A. Acoustic Field Effect on Laminar Turbulent Transition on a Swept Wing in the Favourable Pressure Gradient Region // Fluid Dynamics. 2003. Vol. 38. No. 6. P. 868–877.

2. White E. B., Saric W. S. Secondary instability of crossflow vortices // J. Fluid Mech. 2005. V. 525, p. 275–308.

3. Толкачев С. Н., Горев В. Н., Козлов В. В. Исследование возникновения и развития стационарных и вторичных возмущений в области благоприятного градиента давления на скользящем крыле // Вестн. Новосиб. гос. ун-та. Серия: Физика. 2013. Т. 8, вып. 2. С. 55–69.

4. Schubauer G. B., Skramstad H. K. Laminar boundary layer oscillations and transition on a flat plate // NACA TN 909. 1948.

5. Boiko A. V., Grek G. R., Dovgal A. V., Kozlov V. V. The Origin of Turbulence in Near-Wall Flows // Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2002. P.268

6. Bippes H., Wiegel M., Bertolotti F. Experiments on the control of crossflow instability with the aid of suction through perforated walls // Mechanics of Passive and Active Flow Control / Ed. by G. E. A. Meier, P. R. Viswanath. – Dordrecht: Kluwer, 1999. – P. 165–170.

7. Литвиненко Ю. А., Козлов В. В., Чернорай В. Г., Грек Г. Р., Лефдаль Л. Л. Управление неустойчивостью поперечного течения скользящего крыла с помощью отсоса // Теплофизика и аэромеханика. 2003. Т.10, № 4. С. 559–567.

8. Грек Г. Р., Катасонов М. М., Козлов В. В., Корнилов В. И. Влияние распределенного отсоса на развитие возмущений на крыловом профиле // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2020. Т. 491 № 1. С. 75–79.

9. Козлов В. В., Грек Г. Р., Катасонов М. М., Корнилов В. И., Садовский И. А. Воздействие распределенного отсоса на развитие собственных возмущений пограничного слоя на нелинейной стадии их развития // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2020. Т. 493 № 1. С. 51–56.