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

Тема: Экспериментальное исследование кавитационного обтекания модельного гидрокрыла в условиях активного и пассивного управления потоком

Автор: Михаил Викторович Тимошевский (ИТ СО РАН) timoshevskiy.mv@gmail.com

Различные способы полного или, по крайней мере, частичного подавления и управления кавитацией и других причин появления нестационарностей в реальных гидроагрегатах в настоящее время находятся в фокусе внимания и являются главной проблемой конструкторов и операторов. Выбор наиболее подходящего метода и подбор оптимальных параметров управления в свою очередь основываются на углубленном понимании физики наблюдаемых процессов, для чего требуется высокоразрешающая визуализация и подробные результаты измерений и численного моделирования. Как следствие, существует необходимость в комплексных исследованиях динамики двухфазных турбулентных течений сложной геометрии.

Данная работа посвящена комплексному экспериментальному изучению кавитационного обтекания гидрокрыла, представляющего собой уменьшенную модель направляющей лопатки высоконапорной гидротурбины, с применением активных и пассивных методов управления потоком. Исследования проводилось в широком диапазоне чисел кавитации при различных углах атаки. Применение методики PIV/LIF с высоким пространственным разрешением позволило измерить распределения средних и турбулентных характеристик течений вблизи объекта исследования, включая статистические моменты третьего порядка (Рис. 1а). На основе этих данных совместно с высокоскоростной визуализацией течений (Рис. 1б) и гидроакустическими измерениями было изучено влияние и дана оценка эффективности различных методов управления динамикой кавитационных режимов.

Рис. 1. (а) Поле средней скорости, полученное методом PIV и (б) мгновенная фотография облачного режима кавитационного обтекания