Экспериментальное изучение влияния контролируемых возмущений на устойчивость круглой затопленной струи
Автор: Линар Рафаилович Гареев
Соавторы: Веденеев В.В, Зайко Ю.С., Решмин А.И., Трифонов В.В., Чичерина А.Д.
Организация: НИИ Механики МГУ им. М.В. Ломоносова
Данная работа посвящена экспериментальному исследованию развития возмущений в круглой ламинарной струе, а также некоторым методам их измерения. Исследования проводились на базе лаборатории экспериментальной гидродинамики НИИ Механики МГУ на устройстве, формирующем круглую затопленную ламинарную струю.
В линейной теории устойчивости пристенных сдвиговых потоков всего лишь несколько классических результатов были подтверждены экспериментально, например, пограничный слой Блазиуса, течение Пуазейля в круглой трубе, плоское течение Пуазейля. Устойчивость струйных потоков и рост возмущений в них изучены гораздо меньше из-за низких критических чисел Рейнольдса Re и разрушения свободных струй на выходе из отверстия. Недавно авторами был представлен метод создания ламинарных струй воздуха диаметром D = 0.12 м, сохраняющих слоистую структуру на расстоянии 5.5 D от выходного отверстия для чисел Рейнольдса Re ~ 10000. Схема установки представлена на рисунке.
В настоящей работе проведена серия экспериментов с визуализацией струи лазерным ножом, направленная на исследование развития возмущений, генерируемых колебаниями металлического кольца, и последующая обработка полученных результатов. Диаметр кольца подбирался таким образом, чтобы локальные возмущения генерировались в точке перегиба профиля скорости, согласно линейной теории устойчивости. Получены и проанализированы длины и частоты волн, видимых на боковых краях течения. Имеет место качественное и во многом количественное подтверждение теоретических расчетов.
Также была проведена серия термоанемометрических измерений. Была найдена зависимость профиля скорости и относительных пульсаций скорости от расстояния от диффузора. Результаты экспериментов показывают соответствие развития возмущений линейной теории устойчивости.
