International Conference
"Modern Problems of Applied Mathematics and Mechanics: Theory, Experiment and Applications", devoted to the 90th anniversary of professor Nikolai N. Yanenko

Поплавская Т.В.   Маслов А.А.   Миронов С.Г.   Цырюльников И.С.  

Интерференционный метод управления развитием возмущений в ударном слое на пластине

Reporter: Поплавская Т.В.

     Вязкий ударный слой (ВУС) всегда формируется на передних кромках гиперзвуковых летательных аппаратов, и происходящие в нем процессы влияют на течение ниже по потоку. Изучение эволюции возмущений в ВУС важно для разработки методов управления ламинарно-турбулентным переходом.
      При воздействии внешних возмущений на гиперзвуковой ударный слой на пластине под углами атаки менее 15 градусов в последнем генерируются преимущественно энтропийно-вихревые возмущения, а акустические затухают. Управление интенсивностью этих пульсаций возможно путем введения в ударный слой локальных контролируемых возмущений типа вдув-отсос соответствующей амплитуды и частоты в противофазе к внешним акустическим волнам, т.е. интерференционным методом. В работе это показано экспериментально и методом прямого численного моделирования.
      Эксперименты проведены в гиперзвуковой азотной аэродинамической трубе ИТПМ СО РАН при числе Маха 21 и Рейнольдса 1,44*10⁵. Акустические возмущения внешнего потока создавались с помощью искрового разряда, контролируемые периодические возмущения вводились в ударный слой с помощью кососрезного газодинамического свистка с передней кромки пластины. Измерения в ударном слое выполнены методом электронно-пучковой флюоресценции азота.
      Расчетное исследование выполнено методом прямого численного моделирования с помощью программы расчета полных двумерных нестационарных уравнений Навье-Стокса, разработанной в ИТПМ СО РАН Кудрявцевым А.Н. Численное моделирование выполнено в широком диапазоне параметров потока (числа Маха, Рейнольдса и угла атаки) и параметров взаимодействия возмущений с ударным слоем (амплитуды, частоты и угла распространения).
      Показано, что для углов атаки более 15 градусов в ВУС помимо энтропийно-вихревых возмущений генерируются также и незатухающие акустические возмущения. В этом случае необходимо совместное использование интерференционного метода управления и звукопоглощающих покрытий на поверхности, которые адсорбируют энергию акустических волн.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (код проекта 09-08-00557), АВЦП РНПВШ 2.1.1/3963 и Программы РАН 11/9.