Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2007 номер 3

Представлен результат экспериментальных исследований нелинейной стадии варикозной неустойчивости продольной структуры, генерированной элементом шероховатости, в области неблагоприятного градиента давления прямого крыла. Показаны особенности развития варикозного разрушения продольной стационарной полосчатой структуры, такие как модуляция структуры в трансверсальном и продольном направлениях вторичным возмущением, появление новых полосчатых структур вниз по потоку и возникновение и развитие локализованных по пространству нестационарных образований типа L -структур. Обсуждаются картины пространственно-временной термоанемометрической визуализации течения в процессе пространственной эволюции полосчатой структуры с генерированным на ней вторичным высокочастотным возмущением. Выявлены особенности влияния неблагоприятного градиента давления на процесс нелинейного развития варикозной неустойчивости и структуры течения и показано его существенное влияние на эволюцию возмущений. Проведено сравнение варикозной неустойчивости полосчатой структуры, генерированной двумя различными способами (элементом шероховатости, как в данной работе, и вдувом газа, как в ранее опубликованной работе).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Качанов Ю.С., Козлов В.В., Левченко В.Я. Возникновение турбулентности в пограничном слое. ¾ Новосибирск: Наука, 1982. ¾ 151 с.
2. Klebanoff P.S., Tidstrom K.D., Sargent L.M. The three-dimensional nature of boundary-layer instability // J. Fluid Mech. ¾ 1962. ¾ Vol. 12, Pt 1. ¾ P. 1- 34.
3. Saric, W.S., Kozlov, V.V., Levchenko V.Ya. Forced and unforced subharmonic resonance in boundary layer transition // AIAA Paper 84-0007, 1984.
4. Kachanov Y.S. On a universal mechanism of turbulence production in wall shear flows // Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design. ¾ Vol. 86. Recent Results in Laminar-Turbulent Transition. ¾ Berlin: Springer, 2003, Р. 1- 12.
5. Boiko A.V., Grek G.R., Dovgal A.V., Kozlov V.V. The Origin of Turbulence in Near-Wall Flows // Springer-Verlag, 2002. ¾ Р. 1- 263.
6 Panton R.L. Overview of the self-sustaining mechanisms of wall turbulence // Progress in Aerospace Sciences. ¾ 2001, No. 37. ¾ Р. 341- 383.
7. Floryan J.M. On the Goertler Instability of Boundary Layers // Progress in Aerospace Sciences, 1991. ¾ V. 28. ¾ Р. 235- 271.
8. Bippes H. Experimentelle Untersuchung des laminar-turbulenten Umschlags an einer parallel angestroemten konkaven Wand // Mathematischnaturwissenschaftliche Klasse. Heidelberger Akademie der Wissenschaften, Sitzungsberichte. ¾ 1972. ¾ No. 3. ¾ P. 103- 180. (also NASA-TM-75243, March 1978).
9. Ito A. Breakdown Structure of Longitudinal Vortices along a Concave Wall, J. Japan Soc. Aero. Space Sci. ¾ 1985. ¾ Vol. 33. ¾ Р. 166- 173.
10. Pratt P.R., Chernoray V.G., Bakchinov A.A., Loefdahl L. A quantitative flow visualization of a point source disturbance in a swept wing boundary layer // Book of abstracts EUROMECH Colloquium 423 “Boundary Layer Transition in Aerodynamics”, April, 2- 4, Stuttgart. ¾ 2001.
11. Acarlar MS, Smith CR. A study of hairpin vortices in a laminar boundary layer. Part 1 // J. Fluid Mech. ¾ 1987. ¾ Vol. 175. ¾ Р. 1- 41.
12. Haidary HA, Smith CR. The generation and regeneration of single hairpin vortices // J. Fluid Mech. ¾ 1994. ¾ Vol. 227. ¾ Р. 127- 135.
13. Grek G.R., Kozlov V.V., Katasonov M.M., Chernorai V.G. Experimental study of a L -structure and its transformation into the turbulent spot // Сurrent Science. ¾ 2000. ¾ Vol. 79,. No. 6. ¾ P. 781- 789.
14. Rist U., Moeller K., Wagner S. Visualization of late-stage transitional structures in numerical data using vortex identification and feature extraction // In Proc. 8th Int. Sym. Flow Visualization, Sorrento, Italy. ¾ 1998. ¾ 103 p.
15. Reuter J., Rempfer D. A hybrid spectral/finite-difference scheme for the simulation of pipe-flow transition // Laminar-Turbulent Transition (ed. H. Fasel & W.S. Saric ¾ Berlin: Springer-Verlag, 2000. ¾ P. 383- 390.
16. Zhou J., Adrian R.J., Balachandar S., Kendal T.M. Mechanisms for generating coherent packets of hairpin vortices in channel flow // J. Fluid Mech. ¾ 1999. ¾ Vol. 387. ¾ P. 353- 396.
17. Adrian R.J., Meinhart C.D., Tomkins C.D. Vortex organization in the outer region of the turbulent boundary layer // J. Fluid Mech. ¾ 2000. ¾ Vol. 422. ¾ P. 1- 23.
18. Козлов В.В., Грек Г.Р., Лефдаль Л.Л., Чернорай В.Г., Литвиненко М.В. Роль продольных локализованных структур в процессе перехода к турбулентности в пограничных слоях и струях (Обзор) // ПМТФ. ¾ 2002. ¾ T. 43, № 2. ¾ C. 62- 76.
19. Литвиненко М.В., Козлов В.В., Козлов Г.В., Грек Г.Р. Влияние продольных полосчатых структур на процесс турбулизации круглой струи // ПМТФ. ¾ 2004. ¾ T. 45, № 3. ¾ C. 50- 61.
20. Li F., Malik M.R. Fundamental and subharmonic secondary instabilities of Goertler vortices // J. Fluid Mech. ¾ 1995. ¾ Vol. 82. ¾ P. 255- 290.
21. Bottaro A., Klingmann B.G.B. On the linear breakdown of Goertler vortices // Europ. J. Mech. B/Fluids. ¾ 1996. ¾ Vol. 15(3). ¾ P. 301- 330.
22. Skote M., Haritonidis J.H., Henningson D.S., Varicose instabilities in turbulent boundary layers // Physics of Fluids. ¾ 2002. ¾ Vol. 4, No. 7. ¾ P. 2309- 2323.
23. Waleffe F. On a self-sustaining process in shear flows // Phys. Fluids. ¾ 1997. ¾ Vol. 9. ¾ P. 883- 896.
24. Kawahara G., Jimenez J., Uhlmann M., Pinelli A. The instability of streaks in near-wall turbulence // Center for Turbulence Research, Annual Research Briefs. ¾ 1998. ¾ P. 155- 170.
25. Schoppa W. and Hussain F. Genesis and dynamics of coherent structures in near-wall turbulence: A new look // Computational Mechanics Publication, Southampton UK and Boston USA. ¾ 1997. ¾ P. 385- 422.
26. Jimenez J. and Moin P. The minimal flow unit in near-wall turbulence // J. Fluid Mech. ¾ 1991. ¾ Vol. 225. ¾ P. 213- 226.
27. J.H. Hamilton, J. Kim, F. Waleffe. Regeneration of near-wall turbulence structures // J. Fluid Mech. ¾ 1995. ¾ Vol. 287. ¾ 317 p.
28. Brandt, L. and Heningsson, D.S. Transition of streamwise streaks in zero-pressure- gradient boundary layers // J. Fluid Mech. ¾ 2002. ¾ Vol. 472. ¾ P. 229- 261.
29. Robinson S.K. The kinematics of turbulent boundary layer structure // NASA TM 103859. ¾ 1991.
30. Asai M., Minagawa M., Nishioka M. The stability and breakdown of near-wall low-speed streak // J. Fluid Mech. ¾ 2002, ¾ Vol. 455. ¾ P. 289- 314.
31. Литвиненко Ю.А., Чернорай В.Г., Козлов В.В., Лефдаль Л., Грек Г.Р., Чун Х. Онелинейной синусоидальной и варикозной неустойчивости в пограничном слое (Обзор) // Теплофизика и аэромеханика. ¾ 2004. ¾ T. 11, № 3. ¾ C. 339- 364.
32. Литвиненко Ю.А., Грек Г.Р., Козлов В.В., Лефдаль Л., Чернорай В.Г. Экспериментальное исследование варикозной неустойчивости полосчатой структуры в пограничном слое скользящего крыла // Теплофизика и аэромеханика. ¾ 2004. ¾ T. 11, № 1. ¾ C. 1- 10.
33. Litvinenko Yu.A., Chernoray V.G., Kozlov V.V., Grek G.R., Loefdahl L.L., Chun H.H. Adverse pressure gradient effect on nonlinear varicose instability of a streaky structure in unswept wing boundary layer // Physics of Fluids. ¾ 2005. ¾ 17, No. 1. ¾ P. 118106(1)- 118106(3).
34. Peter Corbett and Alessandro Bottaro. Optimal perturbations for boundary layers subject to stream-wise pressure gradient // Physics of Fluids. ¾ 2000. ¾ Vol. 12, No. 1. ¾ P. 120- 130.