Экспериментальное исследование влияния слабых ударных волн на ламинарно-турбулентный переход в пограничном слое стреловидного крыла при числе Маха 2,5

   В работе рассматриваются экспериментальные результаты по воздействию слабых ударных волн на ламинарно-турбулентный переход в сверхзвуковом пограничном слое трехмерного крыла с углом стреловидности передней кромки 45° при числе Маха 2,5. Двумерная неровность поверхности размером 150 × 7 × 0,155 мм, установленная на боковой стенке рабочей части аэродинамической трубы Т-325 ИТПМ СО РАН, создавала пару слабых ударных волн в набегающем потоке. Измерения выполнены термоанемометром постоянного сопротивления. Результаты экспериментов показывают, что слабые ударные волны оказывают влияние на ламинарно-турбулентный переход в сверхзвуковом пограничном слое трехмерного крыла и приводят к ранней турбулизации сдвигового течения. Наиболее сильное воздействие на переход к турбулентности в сверхзвуковом пространственном пограничном слое производит ударная волна, образованная обтеканием уступа от заднего края двумерной неровности. Вторая волна практически не влияет на положение перехода. В экспериментах также наблюдается влияние поперечного течения на стационарные вихри, вызванные взаимодействием слабых ударных волн с передней кромкой стреловидного крыла.

1. Гапонов С. А., Маслов А. А. Развитие возмущений в сжимаемых потоках. Новосибирск: Наука, 1980. 134 с.

2. Laufer J. Aerodynamic noise in supersonic wind tunnels // Aerospase Sci. 1961. Vol. 28, no. 9. P. 685−692.

3. Semionov N. V., Kosinov A. D. An experimental study of receptivity of supersonic boundary layer on a blunted plate // International journal of mechanics. 2008. Vol. 2, No. 3. P. 87–95.

4. Гапонов С. А., Семенов А. Н. Численное моделирование взаимодействия сверхзвукового пограничного слоя с акустической волной // Изв. РАН. МЖГ. 2018. № 6. С. 76–86.

5. Чжен П. Отрывные течения. М.: Мир, 1972. Т. 1; 1973. Т. 2, 3.

6. Green J. E. Interactions between shock waves and turbulent boundary layers // Progr. Aerospace Sci. 1970. Vol. 11. P. 235–340.

7. Delery J. Shock wave / turbulent boundary layer interaction and its control // Progr. Aerospace Sci. 1985. Vol. 22. P. 209–280.

8. Knight D., Yan H., Panaras A. G., Zheltovodov A. Advances in CFD prediction of shock wave turbulent boundary layer interactions // Progr. Aerospace Sci. 2003. Vol. 39, no. 2–3. P. 121–184.

9. Федорова Н. Н., Федорченко И. А. Расчет взаимодействия падающего косого скачка уплотнения с турбулентным пограничным слоем на пластине // ПМТФ. 2004. № 3. С. 61–71.

10. Ваганов А. В., Ермолаев Ю. Г., Колосов Г. Л., Косинов А. Д., Панина А. В., Семёнов Н. В. О воздействии падающей волны Маха на поле пульсаций в пограничном слое при обтекании плоского дельта крыла // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2014. Т. 9, № 1. С. 29−38.

11. Ваганов А. В., Ермолаев Ю. Г., Колосов Г. Л., Косинов А. Д., Панина А. В., Семенов Н. В., Яцких А. А. К воздействию падающей волны Маха на сверхзвуковой пограничный слой // Теплофизика и аэромеханика. 2016. Т. 23, № 1. С. 45–50.

12. Косинов А. Д., Голубев М. П., Павлов Ал. А. К определению механизма взаимодействия волн Маха с головной ударной волной // Сибирский физический журнал. 2017. Т. 12, № 2. С. 20–27.

13. Ермолаев Ю. Г., Косинов А. Д., Кочарин В. Л., Семенов Н. В., Яцких А. А. Об экспериментальном исследовании воздействия слабых ударных волн на пограничный слой плоской притупленной пластины при числе Маха 2.5 // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 2. С. 112–118.

14. Косинов А. Д., Семенов Н. В., Яцких А. А., Ермолаев Ю. Г., Питеримова М. В. Экспериментальное исследование взаимодействия слабых ударных волн со сверхзвуковым пограничным слоем плоской затупленной пластины при числе Маха 2 // Сибирский физический журнал. 2018. Т. 13, № 3. С. 16–23.

15. Косинов А. Д., Семенов Н. В., Яцких А. А., Кочарин В. Л., Шмакова А. В. Влияние радиуса притупления передней кромки пластины на отклик пограничного слоя при воздействии N-волны при числе Маха M = 2 // Теплофизика и аэромеханика. 2023. Т. 30. № 2. С. 239–249.

16. Питеримова М. В., Косинов А. Д., Семёнов Н. В., Яцких А. А., Кочарин В. Л., Ермолаев Ю. Г. Экспериментальное исследование влияния пары слабых ударных волн на ламинарно-турбулентный переход в пограничном слое плоской пластины при числе Маха 2 // Сибирский физический журнал. 2022. Т. 17. № 2. С. 30–40.

17. Динь К. Х., Егоров И. В., Федоров А. В. Влияние волн Маха на ламинарно-турбулентный переход при сверхзвуковом обтекании плоской пластины // Изв. РАН. МЖГ. 2018. № 5. С. 113–124.

18. Егоров И. В., Динь К. Х., Нгуен Н. К., Пальчековская Н. В. Численное моделирование взаимодействия волны Маха и сверхзвукового пограничного слоя на плоской пластине с острой передней кромкой // Уч. Зап. ЦАГИ. 2021. Т. 52, № 3. С. 18–28.

19. Егоров И. В., Зыонг Н. Х., Нгуен Н. К., Пальчековская Н. В. Численное моделирование влияния волны Маха на ламинарно-турбулентный переход в сверхзвуковом пограничном слое // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2022. Т. 504. С. 36–40.

20. Egorov I. V. Nguen N. K. Chuvakhov P. V. Numerical Simulation of the Interaction between Weak Shock Waves and Supersonic Boundary Layer on a Flat Plate with the Blunt Leading Edge // Fluid Dynamics. 2024. Vol. 59, no. 2. P. 279–290.

21. Kosinov A. D., Semionov N. V., Yermolaev Yu. G. Disturbances in test section of T-325 supersonic wind tunnel. Новосибирск. Препринт ИТПМ СО РАН, 1999. № 6–99. 24 с.

22. Ермолаев Ю. Г., Косинов А. Д., Семенов А. Н., Семенов Н. В., Яцких А. А. Влияние единичного числа Рейнольдса на ламинарно-турбулентный переход на скользящем крыле при сверхзвуковых скоростях потока // Теплофизика и аэромеханика. 2018. Т. 25, № 5. С. 685–692.

23. Ермолаев Ю. Г., Косинов А. Д., Семенов Н. В. Экспериментальное исследование нелинейных процессов в пограничном слое на скользящем крыле при числе Маха = 2 // Прикладная механика и техническая физика. 2014. Т. 55, № 5. С. 45–54.