Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2012 номер 5

Проведено экспериментальное исследование механизма порождения нестационарных вихрей Гёртлера в пограничном слое на вогнутой стенке неоднородностями (вибрациями и неровностями) поверхности. Неоднородности создавались специально разработанным источником возмущений. Они были контролируемыми, локализованными по продольной координате и периодическими по размаху экспериментальной модели. Исследования в малотурбулентной аэродинамической трубе показали, что источник является эффективным инструментом экспериментального изучения задач восприимчивости и устойчивости пограничного слоя с преобладанием неустойчивости Гёртлера. Его работа приводит к порождению нестационарных гёртлеровских вихрей малой амплитуды (десятые и сотые доли процента от скорости основного потока) с заданными параметрами: частотой и поперечной длиной волны. В работе экспериментально количественно изучена задача линейной восприимчивости пограничного слоя к неоднородностям поверхности в широком диапазоне частот для наиболее опасных поперечных масштабов гёртлеровских вихрей. Получены величины амплитуд и фаз коэффициентов восприимчивости. Амплитуды оказались значительно меньше, чем при возбуждении мод других типов гидродинамической неустойчивости (волн Толлмина−Шлихтинга и мод неустойчивости поперечного течения). Обнаружено, что амплитуды коэффициентов восприимчивости существенно растут с частотой, а для высоких частот — и с поперечным масштабом возмущений, хотя для стационарных неровностей поверхности влияния масштаба не наблюдается. Найдено, что частотные зависимости эффективности механизмов устойчивости и восприимчивости разнонаправлены, находятся в конкуренции и могут частично компенсировать друг друга, способствуя развитию в пограничном слое гёртлеровских вихрей широкого диапазона частот.