Семинар по фундаментальным проблемам аэродинамики в формате видеоконференции ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, ИТПМ СО РАН, СПбПУ, ИМех МГУ

Тема: Нелинейная неустойчивость при турбулизации сверхзвукового потока газа

Авторы: Ренат Ямилович Тугазаков, Игорь Иванович Липатов (ЦАГИ) renatsan@yandex.ru

Прямым численным моделированием течения сверхзвукового потока газа получен переход от ламинарного обтекания пластины к турбулентному в рамках уравнений Навье-Стокса без привлечения схем турбулентности. Показано, что гармонические волны малой интенсивности возмущают в пограничном слое первую моду и образующиеся волны Толлмина-Шлихтинга приводят из-за нелинейной неустойчивости к образованию в потоке наклонных акустических волн, интенсивности которых могут на два порядка превосходить интенсивность внешних гармонических возмущений. Последующий распад этих почти двумерных волн приводит к турбулизации потока. Адекватность численных результатов с данными эксперимента проверена на характерных размерах когерентных структур, толщине пограничного слоя, частоте, соответствующей максимальному усилению внешних возмущений. Представлены картины течения, полученные как для двумерного, так и пространственного обтекания пластины, описывающие структуру течения в поперечном и продольном направлениях. На рисунке приведена картина течения внутри пограничного слоя (М∞ = 4):

а) плотность, б) давление, в) поведение давления на пластине во времени.