Неустойчивость высокоскоростного пограничного слоя на пористой поверхности
Теоретически исследована линейная и нелинейная стадия развития возмущений на непроницаемой и пористой поверхностях при числах Маха М=2 и 6.
В случае непроницаемой поверхности при М=6 инкременты высокочастотной (второй) моды значительно превышают инкременты низкочастотных (первых) мод. Картина кардинально меняется при переходе к проницаемой поверхности. Инкременты 2D волн второй моды уменьшаются, а инкременты 2D волн первой моды возрастают. Это приводит к тому, что наиболее сильно нарастающими становятся вихревые возмущения. При М=2 как для непроницаемой, так и для проницаемой поверхностей неустойчивость определяется первой модой. Наличие проницаемого покрытия в этом случае приводит к дестабилизации пограничного слоя.
В рамках слабонелинейной теории рассмотрено взаимодействие возмущений в сверхзвуковом и гиперзвуковом пограничных слоях на непроницаемой и пористой поверхностях. Нелинейные взаимодействия в случае пористого покрытия интенсивнее, чем в случае непроницаемой поверхности. При М=6 на непроницаемой поверхности нелинейные взаимодействия осуществляются между волнами разной природы (акустическими и вихревыми) в режиме параметрического резонанса. На пористой поверхности их взаимодействия достаточно слабы. Кроме того, рассмотрено трехволновое взаимодействие возмущений в пограничном слое сжимаемого газа на непроницаемых и пористых охлаждаемых поверхностях. Показано, что охлаждение поверхности может привести к затягиванию ламинарного режима при М=2 и ускорению турбулизации при М=6 в случае как непроницаемой, так и пористой стенки.
Экспериментально и теоретически исследовано влияние проницаемости поверхности на устойчивость и ламинарно-турбулентный переход сверхзвукового пограничного слоя при М=2. Получено хорошее количественное согласование данных линейной теории устойчивости и эксперимента для развития как естественных, так и искусственных (контролируемых) возмущений.
Работа выполнена при частичной поддержке Российским фондом фундаментальных исследований (№11-01-00047-а).
To reports list
|
