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

Тема: Реверс ламинарно-турбулентного перехода на затупленной пластине при различных формах передней кромки

Авторы: Вольф Яковлевич Боровой, С.В. Александров, В.Е. Мошаров, В.Н. Радченко, А.В. Федоров (ЦАГИ) volf.borovoy@gmail.com

Экспериментально исследовано влияние формы передней кромки затупленной пластины на ламинарно-турбулентный переход пограничного слоя и его реверс при числе Маха М_¥ = 5. Изучались следующие формы передней кромки: цилиндр, «сглаженный» цилиндр, эллипс и плоский торец.

Установлено, что при всех исследованных формах передней кромки происходит реверс перехода: по мере увеличения числа Рейнольдса Re_b¥ (b – толщина передней кромки), число Рейнольдса Re_t¥, характеризующее начало перехода, сначала увеличивается в несколько раз, а затем уменьшается до уровня, типичного для острой кромки.

При Re_b¥ > 0.5´10⁵ форма передней кромки оказывает существенное влияние на переход и реверс:

1. Число Рейнольдса Re_b¥^*, при котором начинается реверс, значительно увеличивается при переходе от плоского затупления к цилиндрическому, а затем к эллиптическому затуплению. Одновременно увеличивается максимальное число Рейнольдса перехода Re_t¥^*.
2. «Сглаживание» цилиндрического профиля (устранение разрыва кривизны) приводит к увеличению Re_t¥ за точкой реверса.

При достаточно больших значениях Re_b¥, с помощью профилирования передней кромки можно управлять положением зоны перехода: 1) приближать к передней кромке, что может быть полезно для устранения отрыва потока в воздухозаборнике; 2) удалять от передней кромки для уменьшения теплового потока к поверхности тела.

Расчеты относительного положения начала перехода S_t/b, выполненные в предположении постоянного значения локального числа Рейнольдса перехода, качественно отражают тенденции, наблюдаемые в экспериментах.