Гистерезис при сверхзвуковом обтекании кольцевой каверны

Гувернюк, С.В.; Зубков, А.Ф.; Симоненко, М.М.

Авторы: Гувернюк С.В., Зубков А.Ф., Симоненко М.М.
Сборник: Материалы XXVI Научно-технической конференции по аэродинамике
Тезисы
Год издания: 2015
Место издания: ЦАГИ г. Жуковский
Первая страница: 102
Последняя страница: 103
Аннотация: Обсуждаются результаты экспериментального исследования сверхзвукового обтекания осесимметричной каверны в виде кольцевого прямоугольного выреза на цилиндрическом теле с коническим наконечником, рис.1. Отрывное обтекание каверн (выемок) на поверхности тел является важной задачей в аэродинамике и часто встречается на практике. В ряде случаев возможно существование различных структур течения при одинаковых геометрических и режимных параметрах. Такие случаи соответствуют области аэродинамического гистерезиса. Диапазон гистерезиса интересен тем, что с помощью кратковременного внешнего воздействия на течение можно вызвать перестройку от одного режима обтекания к другому с сопутствующим существенным изменением аэродинамических нагрузок. Сверхзвуковое обтекание прямоугольных каверн изучалось многими авторами экспериментально и численно [1]. Известно, что в зависимости от отношения длины L каверны к ее глубине h возможны две отличающиеся друг от друга схемы течения. Если λ=L/h мало, реализуется открытая схема, в этом случае во всей области каверны возникает дозвуковое циркуляционное течение, отделенное от внешнего сверхзвукового потока слоем смешения. Если λ превышает некоторое критическое значение, то возникает замкнутая схема. В этом случае в каверне образуются две изолированные области отрыва, одна за передним, другая перед задним уступом. Для плоских и кольцевых каверн при сверхзвуковом турбулентном обтекании под нулевым углом атаки в диапазоне умеренных чисел Маха М=2-4 получены эмпирические оценки критической длины замыкания каверны: λC ≈13. При λ<λO ≈10 обычно реализуется открытая схема обтекания. Диапазон λO<λ<λC отвечает так называемой переходной области, в которой возможны как открытая, так и замкнутая схемы. Изучались также различные способы управления течением в каверне [2]. В частности, установлено [3], что при сверхзвуковом обтекании кольцевой каверны на цилиндрическом теле в диапазоне λO<λ<λC небольшие изменения угла атаки могут приводить к необратимому переходу от первоначально замкнутой схемы обтекания к открытой. В настоящей работе представлены результаты экспериментальных исследований аэродинамического гистерезиса при сверхзвуковом (M=3) обтекании кольцевой каверны прямоугольного сечения на цилиндрическом теле с коническим наконечником, способным перемещаться вдоль оси симметрии тела. Характерные гистерезисные кривые на рис.1 показывают изменение относительного давления P перед задним уступом каверны при непрерывном увеличении и уменьшении λ. Направление изменения λ на соответствующих ветвях графика показано стрелками, давление P отнесено к статическому давлению в потоке. При увеличении λ первоначально открытой каверны давление на заднем уступе монотонно возрастает. При достижении λ=λC≈13.8 происходит закрытие каверны и наблюдается скачкообразное повышение P. При последующем уменьшении λ замкнутой каверны давление на заднем уступе меняется немонотонно, но остается повышенным вплоть до λ=λO, затем происходит открытие каверны, сопровождающееся резким падением давления. Протяженность области гистерезиса зависит от угла атаки и числа Маха набегающего потока, а также от условий формирования течения перед входом в каверну, определяемых геометрией головного наконечника (полуугол раствора конического наконечника был β=10, 20 и 30°). Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 15-01-99623). Литература: 1. S.J. Lawson, G.N. Barakos / Review of numerical simulations for high-speed, turbulent cavity flows / Progress in Aerospace Sciences. 47 (2011). P. 186–216 2. L. N. Cattafesta, D. R. Williams, C. W. Rowley, F.S. Alvi. / Review of Active Control of Flow-Induced Cavity Resonance / AIAA Paper. 2003-3567 3. Гувернюк С.В., Зубков А.Ф., Симоненко М.М., Швец А.И. Экспериментальное исследование трехмерного сверхзвукового обтекания осесимметричного тела с кольцевой каверной // Механика Жидкости и Газа, 2014. № 4. С. 136–142.
Добавил в систему: Симоненко Михаил Михайлович

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ИПМех РАН
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ИПМех РАН

Гистерезис при сверхзвуковом обтекании кольцевой кавернытезисы доклада

Прикрепленные файлы