НИИ механики МГУ, Москва
Графическая аннотация – рисунок, привязанный к каждому докладу на сайте конференции, - важный визуальный элемент, разъясняющий в научно-популярном стиле суть научной работы участника конференции. Из быстрого просмотра графической аннотации на сайте конференции каждый участник нашей конференции, не специализирующийся в данной области механики, должен получить общее представление о содержании доклада. Графическая аннотация должна по возможности ответить по крайней мере на один из следующих вопросов:
- В чем заключается суть предлагаемого метода исследования некоторой научной проблемы? В чем состоит актуальность и научная новизна?
- Какова область практического приложения результатов исследований? Какая выгода от использования результатов исследований?
Если не удается подготовить графическую аннотацию, отвечающую на эти вопросы, то в качестве графической аннотации можно использовать цветной рисунок, иллюстрирующий
- результаты расчётов, излагаемых в докладе;
- постановку эксперимента;
- схему исследуемого физического явления;
- другой иллюстративный материал, который будет излагаться в докладе.
Графическая аннотация должна быть рисунком в формате JPEG или PNG, размер которого не превышает 0.5 Мб.
С графическими аннотациями конференций 2017 и 2018 годов можно ознакомиться на сайте нашей конференции.
Оргкомитет
НИИ механики МГУ, Москва
Каждому участнику конференции предоставляется возможность сделать не более одного устного доклада и 1-2 стендовых доклада. На устном докладе участник представляет основное содержание своей работы. Ожидается, что изложение устного доклада даётся в научно-популярном стиле, понятном для широкой аудитории. На стендовых докладах, дополняющих устный доклад, участник делает сообщение о частных узкоспециализированных проблемах и результатах. Продолжительность устных докладов будет определяться исходя из числа участников (но не более 20 минут). Участнику необходимо направить в адрес Оргкомитета отдельную аннотацию для каждого доклада (и устного, и стендовых).
Оргкомитет
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
Введённый нами около 15 лет назад термин «детерминированная турбулентность» (ДеТу) относится к постпереходному погранслойному течению, которое выглядит как турбулентное (в соответствии с общепринятой точкой зрения, хотя она и нечётко определена), но обладает сильной степенью детерминированности. Такой тип турбулентности может возникать в пограничных слоях, в которых переход вызван конвективными типами неустойчивости. Первая экспериментальная реализация ДеТу была осуществлена около двенадцати лет назад [1, 2]. Последующие эксперименты (выполненные в Новосибирске и Лондоне) подтвердили возможность реализации ДеТу и показали огромные методические возможности этого подходя для изучения, как свойств турбулентных потоков, так и результатов различных вешних воздействий на мгновенную структуру турбулентности. Однако ряд важных аспектов проблемы исследования ДеТу оставался долгое время не изученным.
В частности, не было однозначного ответа на основной вопрос. «Точно ли соответствует ДеТу обычной случайной турбулентности?» При положительном ответе на этот вопрос, статистические свойства ДеТу (такие, как профили средней скорости, профили амплитуд пульсаций, спектры пульсаций, и др.) не должны зависеть от конкретной мгновенной реализации детерминированного турбулентного потока. Этот аспект проблемы был недавно подробно исследован [3] и обсуждается в настоящем докладе. Другой важный вопрос – о степени детерминированности, т.е. многократной воспроизводимости, мгновенной структуры ДеТу оставался также открытым. Недавние исследования привели, в частности, к обнаружению удивительного свойства пристенной турбулентности – универсального экспоненциального нарастания некогерентных компонент течения [3, 4].
Обсуждению этих и других свойств ДеТу, а также демонстрации огромных возможностей метода ДеТу при исследовании пристенной турбулентности и посвящён данный обзорный доклад. В докладе представлены результаты анализа свойств вихревых структур, возникающих в экспериментах в двумерном, первоначально ламинарном, пограничном слое с умеренным неблагоприятным продольным градиентом статического давления. В одной серии измерений вихревые структуры, типичные для турбулентного пограничного слоя воспроизводились многократно путём точного воспроизведения начальных контролируемых возмущений – волн Толлмина-Шлихтинга (ТШ) широкого частотно-волнового спектра. Возникновение и эволюция этих структур, и постепенное нарастание степени невоспроизводимости их свойств, тщательно исследовано. В другой серии измерений подробно изучена степень воспроизводимости статистических характеристик ДеТу при изменении мгновенной структуры турбулентности, создаваемой путём варьирования начального частотно-волнового спектра волн ТШ, генерируемых в пограничном слое. В докладе также показано, как метод ДеТу позволяет изучать воздействие внешних факторов на мгновенную структуру пристенной турбулентности. Этот подход позволил прояснить механизм снижения вязкого терния на стенке при помощи устройств разрушения крупных вихрей (LEBU), изучавшихся в ряде предшествующих экспериментов. Несмотря на широкую известность этих устройств, механизм их воздействия на поток был окончательно выяснен только после применения метода ДеТу [5].
Работа поддержана Программой фундаментальных научных исследований Российских академий наук в 2013-2020 гг. (проект № AAAA-A17-117030610128-8).
1.Borodulin V.I., Kachanov Y.S. and Roschektayev A.P. The deterministic wall turbulence is possible // Advances in Turbulence XI. Proceedings of 11th EUROMECH European Turbulence Conference, June 25–28, 2007, Porto, Portugal / J.M.L.M. Palma and A. Silva Lopes, eds. – Heidelberg: Springer, 2007, pp. 176–178.
2. Borodulin V.I., Kachanov Y.S. and Roschektayev A.P. Experimental detection of deterministic turbulence // Journal of Turbulence. 2011. – Vol. 12, No 23. P. 1–34.
3.Borodulin V.I., Kachanov Y.S. On the reproducibility of instantaneous and statistical characteristics of the deterministic turbulence // Theoretical and Applied Mechanics Letters // 2014. – Vol. 4, 062004.
4. Borodulin V.I., Kachanov Y.S. Experimental Study of Reproducibility of Instantaneous Structure of the Deterministic Wall Turbulence // Proceedings of 8th Intl. Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena - TSFP-8. E.N.S.M.A. Poitiers, France, 2013,pp. 1-6.
5. V.I. Borodulin, Y.S. Kachanov, A.P. Roschektayev Application of the deterministic turbulence method to study of LEBU-device mechanism // Advances in Turbulence XII. Springer Proc. Phys. 132, Proc. 12th Eur. Turbulence Conf., September 7–10, 2009, Marburg, Germany / B. Eckhardt, ed. - Berlin: Springer, 2009, pp. 313–316.
Юрий Семенович Качанов
НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова
Изучение луночных углублений и их характеристик уже длительное время остается актуальной задачей современной механики и теплофизики. Подобные углубления являются хорошими интесификаторами теплообмена, не вызывающими, при этом существенного роста гидравлического сопротивления [1]. На практике этой свойство применяется при разработке теплообменных устройств макро- и микро-масштабов. Структура обтекания подобных углублений существенно зависит от относительной глубина (H/D). Так называемые «мелкие» лунки (H/D<0.25), характеризуются стационарным режимом обтекания, при котором в большинстве случаев, наблюдаются два симметричных вихря. При повышении отношения H/D до 0.25 стационарная структура потока в окрестности лунки разрушается и наблюдается формирование несимметричного течения с непериодическим чередованием «левостороннего» и «правостороннего» режима.
В настоящем исследовании проводится численное моделирование обтекания глубокой лунки (H/D=0.5) турбулентным потоком вязкой несжимаемой жидкости. Лунка располагается на нижней стенке плоскопараллельного канала, высотой 0.83 D. Входная и выходная границы канала расположены на расстоянии 4.5D, а расстояние от кромки лунки до боковых стенок канала составляет 1.5. Для описания турбулентного течения используется метод моделирования крупных вихрей (LES) c подсеточной моделью WALE [2]. Расчеты проведены для двух чисел Рейнольдса, вычисленных по диаметру лунки, ReD = 10 000 и ReD = 40 000. Для генерации турбулентности на входе использовался метод SEM (Synthetic Eddy Methods) [3].
Проведенные расчеты показали, что на наличие переключающихся режимов, кроме глубины лунки оказывает влияние и число Рейнольдса. Получено, что при ReD = 10 000 внутри лунки формируется практически симметричная вихревая структура, несимметричные переключающиеся структуры отсутствуют. Существенно иная картина формируется при увеличении числа Рейнольдса до 40 000. Наблюдается наличие переключающихся режимов, которые представляют собой одноядерные наклонные вихревые структуры, которые начинаются в одном конце лунки, пересекают продольную плоскость симметрии и выходят с противоположенного конца. Осреднение по трем циклам дает в среднем близкую к симметричной картину, которая при этом отличается от полученной для ReD = 10 000. Кроме того, было проведено осреднение за период существования одного режима, в этом случае получается характерная одноядерная вихревая структура.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 19-01-00242).
1.Дзюбенко Б.В., Кузма-Кичта Ю.А., Леонтьев А.И., Федик И.И., Холпанов Л.П. Интенсификация тепло- и массообмена на макро-, микро- и наномасштабах. - М.: ФГУП “ЦНИИАТОМИНФОРМ”, 2008, с цв.вкладкой
2.Nicoud, F. and Ducros, F., 1999. “Subgrid-Scale Stress Modelling Based on the Square of the Velocity Gradient Tensor,” Flow, Turbulence and Combustion, 62, pp. 183-200.
3.Jarrin, N., Benamadouche, S., Laurence, D., and Prosser, R. 2006. “A synthetic-eddy-method for generating inflow conditions for large eddy simulations”. International Journal of Heat and Fluid Flow, 27, pp. 585-593
Алексей Юрьевич Чулюнин
НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова
Исследование механизмов обтекания лунок различной глубины, является актуальной задачей современной механики. Известно, что подобные углубления являются хорошими интенсификаторами теплообмена и не вызывают при этом сильного роста коэффициента гидравлического сопротивления. В зависимости от отношения максимальной глубины H и диаметра пятна D принято различать мелкие (H/D<0.125), умеренные (0.125 <Δ< 0.25) и глубокие (H/D>0.25) лунки [1]. В мелких лунках течение безотрывное, а в умеренных – возникают характерные вихревые структуры в виде симметричной двухъячеистой области рециркуляционного течения. В глубоких лунках стационарные схемы течения оказываются неустойчивыми, наблюдается формирование нестационарного течения с непериодическим чередованием «левостороннего» и «правостороннего» несимметричных режимов. Последние работы (например, [2]) показывают, что эффективная форма вихрегенератора – овально-траншейная лунка (ОТЛ).
В работе на базе численного моделирования исследуется структура течения в глубоких овально-траншейных лунках, расположенных различными углами к набегающему потоку, на нижней стенке плоскопараллельного канала. Траншея представляет собой две половинки полусферической лунки радиуса R, соединенных между собой полуцилиндрической вставкой, длина которой L варьируется в широком диапазоне. Для дискретизации расчетной области применялась неструктурированная сетка размером до 15 млн. элементов. Число Рейнольдса вычисленное по скорости потока на входе в канал и диаметру начального пятна лунки изменяется в диапазоне от 104 до 105.
В ходе проведения вычислительного эксперимента выявлено, что увеличение длины цилиндрической части лунки от 0 до L=R приводит к стабилизации течения, воспроизводятся два устойчивых стационарных состояния, характеризуемые одноядерными вихревыми структурами, начинающимися на внутренних стенках концевых сферических скруглений траншеи и выходящих во внешнюю пристеночную область течения в районе противоположных концов траншеи (Рис.1а, б). Конкретная конфигурация зависит от предыстории установления, в частности – от начальных условий задачи. Дальнейшее увеличение длины лунки, а также поворот лунки относительно набегающего потока устраняет неоднозначность решения и приводит к новым, более сложным вихревым структурам (Рис.1в).
Алексей Юрьевич Чулюнин
Научно-исследовательский московский комплекс «Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского»
В целях верификации визуализационно-видеографической системы (ВВИС) [1], реализованной в виде макета мобильной измерительной системы (МИС) проведена серия экспериментов на установке прямого движения ‑ скоростном гидростенде ЦАГИ (ГСС, г. Дубна. Исследовалось движение тонкой плоской пластины (ТПП) размером 1470х1000х10 мм, установленной на подвижной каретке, с различными скоростями V=3÷6 м/с в режиме штатного движения и с малой скоростью V=0.15 м/с в режиме возвратного хода каретки. Движение осуществлялось в присутствии неподвижного плоского экрана размером 2400х900х20 мм, располагаемого на различных высотах h под движущейся пластиной в диапазоне h=0.01÷ 0.1 м. Система крепления экрана внутри канала ГСС позволяла изменять h непрерывно.
Поле скорости в щели между ТПП и экраном измерялось по авторской методике ВВИС. Результаты измерения профилей продольной скорости в щели для различных расстояний от передней кромки ТПП сравнивались с точными классическими аналитическими решениями разгонного течения Куэтта в рамках пространственно-временной связи x=Vt. Степень количественного совпадения этих результатов позволяет признать верификационную процедуру состоявшейся. Ниже на рисунке приведены графики профилей разгонного течения Куэтта, полученные по результатам обработки экспериментальных данных для h=0.01 м и V=0.15 м/с.
Другая серия экспериментов была выполнена по такой же схеме с моделью телесной пластины (толщина 0.05 м) с оживальным скруглением передней и задней кромок. Одним из непредсказуемым априори результатов оказалось существование в зазоре между движущейся пластиной и неподвижным экраном области, где в связанной с экраном системе отсчёта скорость потока направлена навстречу движущейся пластине. Первоначально было решено, что такое явление связанно с несовершенством экспериментальной установки. Но проведённое впоследствии численное математическое моделирование схематизированного эксперимента показало, что физическое явление существует и результаты эксперимента можно считать достоверными.
1. Айрапетов А.Б., Катунин А.В., Стрекалов В.В. Измерение скоростей потока за плохообтекаемым телом визуализационно-видеографическим методом// Тезисы XXVI научно-технической конференции по аэродинамике. 2015 г.
Андрей Владимирович Катунин
НИИ механики МГУ
Усиление амплитуды колебаний цилиндра у задней кромки пластины по сравнению с амплитудой одиночного цилиндра. Gap – зазор между поверхностями цилиндра и пластины, Spacing – смещение центра цилиндра по потоку относительно задней кромки пластины. Направление потока – слева направо, поверхность пластины соответствует Gap=0.
Колебания, возникающие в поперечном потоке жидкости или газа за плохо обтекаемыми телами из-за периодического срыва вихрей могут приводить к неприятным условиям эксплуатации различных конструкций, вплоть до их разрушения, но в то же время эти резонансные колебания можно использовать в малых устройствах, преобразующих энергию движения среды в электроэнергию, поэтому изучение этого явления имеет большую практическую значимость.
В данном исследовании рассматривается обтекание упругого цилиндра – резинового круглого шнура диаметром D = 6 мм, установленного в рабочей части аэродинамической трубы с поперечным сечением 500x300 мм. Скорости, на которых наблюдаются резонансные колебания, соответствуют 0.4-0.6 м/с.
В предварительных экспериментах с одиночным цилиндром получена максимальная относительная амплитуда колебаний A/D ~ 0.29 и качественное сходство с другими экспериментами [1], проведенными преимущественно на упруго подвешенных цилиндрах. Визуализация показала небольшую модификацию вихревой дорожки из-за осцилляции шнура. Следующие серии экспериментов проводились при поперечном относительно скорости потока расположении упругого шнура и: а) жесткого цилиндра такого же диаметра; б) жесткой пластины, сонаправленной с потоком. Влияние зазора G между упругим шнуром и вторым объектом на амплитуду показано на рисунке. Для тандема цилиндров найдено, что при зазоре, меньшем половины, колебания отсутствуют, а для 1–1.5 диаметров существует плато, где амплитуда колебаний приблизительно одинакова, затем оно резко переходит в зону отсутствия взаимного влияния цилиндров друг на друга.
В случае расположения цилиндра рядом с пластиной последняя имела длину 35 мм, толщину 2 мм, а концы скруглены по эллипсу с полуосями 3 и 1 мм. Было найдено, что амплитуда колебаний уменьшается при расположении цилиндра «над» пластиной (Рис., S < 0). В непосредственной близости от задней кромки цилиндра и далее по потоку (S > 0) обнаружены зоны усиления колебаний амплитуды вплоть до 40% по сравнению с одиночным цилиндром. На дымовых визуализациях видно, что присутствие цилиндра у задней кромки пластины приводит к более скорому развитию неустойчивости следа пластины, который разрушается в вихри, напоминающие вихри Кельвина-Гельмгольца. Скорее всего, присутствие этих вихрей, сходящих с частотой парных вихрей кармановского типа, воздействуют на цилиндр в фазе движения и усиливая колебания.
1. Williamson C. H. K., Govardhan R. Vortex-induced vibrations //Annu. Rev. Fluid Mech. 2004. Т. 36. С. 413-455.
Олег Олегович Иванов
ЦАГИ, МГУ
На рисунке: Вверху – одна из первых исследуемых в работе компоновок разрабатываемого сверхлегкого самолета; в центре – зависимость подъемной силы от скорости взлета/посадки, внизу – зависимость подъемной силы от скорости полета.
Создание сверхлегких пилотируемых летательных аппаратов представляет практический интерес с точки зрения быстрой, безопасной и экономичной транспортировки грузов и человека.
Разрабатываемый сверхлегкий бесфюзеляжный самолет содержит несущую поверхность, стабилизатор, подвесную систему, систему управления и воздушный винт, отличается тем, что дополнительно содержит балку, крепящуюся к крылу и стабилизатору, четное количество расположенных на несущей поверхности электродвигателей с воздушными винтами, стропы, которые связывают несущую поверхность и балку с подвесной системой, на которой также расположен источник энергии, модуль дистанционного управления и электрическая трансмиссия, связывающая источник энергии с электродвигателями.
Уменьшение размеров летательных аппаратов ограничена размерами и весом летчика и превращает самолет по сути в некое подобие летательного костюма (рис. 1 вверху). Подготовлен обзор известных аналогов, показаны преимущества и области применения разрабатываемого летательного аппарата: например, экономичный и доступный личный транспорт, военные приложения, эвакуация, поисково-спасательные работы, перевозка грузов и оборудования широкого спектра назначения. Проектируемый самолет не требует аэродрома, обладает малым весом (40–45 кг), возможностью разборки для перевозки в личном и в общественном транспорте. Винтовая схема обеспечивает экономичность, дальность и продолжительность полета, при этом шум значительно ниже в отличие от реактивных аналогов. Оригинальная аэродинамическая компоновка обеспечивает низкие затраты электроэнергии двигателей при полном отсутствии вредных выбросов в атмосферу. Модификация аппарата для военных приложений обеспечивает высокую скорость, точность и низкую заметность. Статическая устойчивость в горизонтальном полете дает возможность пилоту освободить руки и использовать их для управления другими действиями. На рис. 1 внизу и в центре представлены результаты расчета зависимости подъемной силы летательного аппарата с крыльями различных конфигураций от скорости полета. Видно, что геометрия 10 обеспечивает достаточную подъемную силу при влете и посадке со скоростью 30–35 км/ч, которую можно снизить за счет применения разработанное ранее адаптивное крыло.
Иван Алексеевич Амелюшкин
Научно-исследовательский московский комплекс «Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского»
Существует широкий класс задач, в которых происходит аэродинамическое взаимодействие движущихся в воздушной или иной сплошной средой тел с близко расположенной неподвижной поверхностью (экраном). Практическими примерами, где реализуются такие течения, являются: летательные аппараты на режиме взлёта/посадки, движение экраноплана в штатном режиме, течения в зазорах между автомобильным транспортом и дорожным полотном, между составом метро или, скажем, аппарата Hyperloop компании Tesla и тоннелем.
В случае экранного эффекта для несущих поверхностей условно можно выделить два случая: область «нормального» экранного эффекта, когда при приближении к экрану с бесконечности до некоторого расстояния подъёмная сила увеличивается, и «аномального», когда, начиная с некоторого расстояния от экрана при дальнейшем приближении, подъёмная сила начинает уменьшаться. Подавляющая часть работ посвящена исследованию в области «нормального» экранного эффекта (например, [1]). При этом при существующей в различных работах параметрике отсутствует разделение на отдельное влияние несущих свойств и толщины (телесности, объёма) исследуемого тела на исследуемый эффект.
В работе представлена попытка рассмотреть задачу влияния телесности объекта на экранный эффект, для чего проведены серии двумерных аэродинамических расчётов вязкого обтекания плоской телесной пластины над неподвижной безграничной поверхностью. На рисунке приведён пример такого течения. В качестве валидации расчётной методики приведено сравнение с экспериментальными результатами полей скоростей в зазоре между движущейся пластиной и неподвижной поверхностью [1].
Параметрами задачи являлись: толщина пластины, расстояние между пластиной и экраном, число Рейнольдса. Из анализа графиков интегральных аэродинамических сил можно заключить, что даже для не обладающего в безграничном потоке несущими свойствами тела (плоская телесная пластина), экранный эффект сопровождается явлением возникновения подъемной силы. Подробный анализ структуры течения в зазоре между движущейся пластиной и неподвижной поверхностью позволяет выявить причину такого неожиданного поведения, которое в своей основе связано с особенностями обтекания передней и задней кромок пластины.
1. Айрапетов А.Б., Катунин А.В. Анализ средствами математического моделирования особенности аэродинамики моделей ЛА при испытании в АДТ на стендах с различными схемами, моделирующими приэкранную аэродинамику// Сборник докладов XI международной научной конференции по амфибийной и безаэродромной авиации «Гидроавиасалон-2016». М., 2016 г. С. 130.
Андрей Владимирович Катунин
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН
В работе изучается движение снежных кристаллов в потоке и их налипание на поверхность обтекаемого модельного тела. Моделирование обледенения очень важно для изучения таких опасных природных явлений как обледенение деревьев, зданий, линий электропередач, элементов самолетов и ветроустановок.
В данной работе рассматривается задача о внешнем обтекании потоком воздуха с кристаллами снега модельного тела в форме цилиндра радиуса R=10 см.
В работе используется Эйлер-Лагранжев подход и сопряженный метод на базе метода контрольного объема и метода дискретных элементов. Используется модель взаимодействия частиц Джонсона-Кендалла-Робертса [1]. Данная модель позволяет моделировать когезию частиц и их адгезию к модельному телу, что определяет характер обледенения. Для моделирования задавались механические свойства частиц (модуль Юнга, коэффициент Пуассона, плотность, коэффициент упругого восстановления, коэффициент трения скольжения), соответствующие свойствам снежных кристаллов [2]. В расчёте частицы имеют сферическую форму и разные диаметры.
Расчетная область представляет собой параллелепипед с размерами 5×1×1 м3. Количество расчетных ячеек для CFD расчета составило 1000. Плотность частиц в расчетной области задавалась равной 500 шт./м3.
Скорость потока на входе расчетной области варьировалась от 10 до 20 м/c, число Рейнольдса по диаметру частицы порядка Rep=1000. Расчеты проводились с помощью программ CFDEM Coupling и YADE.
Время счета процесса обледенения составило t = 100 секунд. Расчеты проводились на вычислительном кластере UniHUB лаборатории UniCFD ИСП РАН.
В дальнейшем планируется использовать данный подход для моделирования обледенения тел более сложной формы (крыло самолета, воздухозаборник двигателя).
Дарья Игоревна Романова
Научно-исследовательский московский комплекс «Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского»
Коллективом авторов в рамках государственных контрактов с Министерством промышленности и торговли был создан макет мобильной измерительной системы (МИС) измерения малых скоростей воздушного квазидвумерного потока, основанной на принципах визуализационно-видеографической системы (ВВИС) [1] ‑ прямого оптического метода измерения сверхмалых скоростей. В целях демонстрации работоспособности МИС при работе с широким кругом задач были проведены серии экспериментов по исследованию структуры течения как в случае прямого движения, так и обращённого. Ниже на рисунке для иллюстрации приведена структура течения струй индивидуальной системы кондиционирования с салоне самолёта, обдувающих голову манекена пассажира.
Возможности ВВИС и мобильного измерительного комплекса МИС в конфигурации 2019 г. были исследованы на нескольких типах квазидвумерных течений, таких как:
- серия экспериментов на установке прямого движения ‑ скоростном гидроцентре ЦАГИ (ГСС, г. Дубна) – по изучению течения в зазоре между движущейся над неподвижным экраном пластиной;
- течение, индуцируемое пролетом натурной действующей модели микроБПЛА типа «летающее крыло» с двумя работающими винто-моторными группами(ВМГ);
- течение в лабораторной «установке зеркальных моделей» в аэродинамической трубе(АДТ) Т-23 ЦАГИ;
-течение тангенциального вдува из плоского сопла регулируемой геометрии в потолочной зоне салона пассажирского самолета (Испытательная лаборатория экологического контроля (ИЛЭК), борт Як-42);
- течение в толстом (~1,5 м) пристенном погранслое рабочей части АДТ Т-2 ЦАГИ при работе её в едином контуре с АДТ Т-1.
Последняя работа сопровождалась иллюстрацией эффективности предложенной системы управления формой погранслоя путем естественного вдува воздуха в рабочую часть Т-2, возникающего при сдвижении диффузора, соединяющего Т-1 и Т-2, что является органическим свойством конструкции АДТ Т-1-2. Таким образом продемонстрирована возможность естественного превращения Т-1-2 в АДТ «ландшафтного типа», принципиально не требующая реконструкции трубы.
1. Айрапетов А.Б., Катунин А.В., Стрекалов В.В. Измерение скоростей потока за плохообтекаемым телом визуализационно-видеографическим методом// Тезисы XXVI научно-технической конференции по аэродинамике. 2015 г.
Андрей Владимирович Катунин
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.
Линар Рафаилович Гареев
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева»
Цель исследования – экспериментальное определение коэффициентов интерференции согласно методике [1] для следующих комбинаций ракеты-носителя (РН): с двумя боковыми ускорителями (БУ) в горизонтальной плоскости симметрии (комбинация 1) [2], с двумя БУ в вертикальной (комбинация 2) и с четырьмя БУ в двух перпендикулярных плоскостях (комбинация 3). Объектом исследования является подобные тела вращения с коническими носовыми частями: корпус и БУ диаметрами 45 и 31,5 мм, соответственно. Ниже на рисунке маркерами отмечены экспериментальные значения коэффициента нормальной силы, полученные для модели РН, у которой удлинения головной части корпуса и БУ одинаковы и равны 2, удлинения цилиндрических частей также одинаковы и равны 6. Более подробное описание моделей представлено в [1, 2].
Коэффициент интерференции Ккорп(БУ), учитывающий влияние БУ на корпус, для комбинации 1 равен 1,59; для комбинации 2 – -0,57; для комбинации 3 – 0,81. Значения коэффициента КБУ(корп), учитывающего влияние корпуса на БУ, соответственно: 3,72, -0,68 и 2,14.
Для комбинаций 1 и 3 полученные экспериментально значения коэффициента нормальной силы с учётом взаимного влияния БУ и корпуса значительно больше коэффициентов нормальной силы, найденных на основании поэлементного расчёта без учёта интерференции. Для комбинации 2 коэффициенты интерференции получены отрицательные, следовательно, взаимное влияние БУ и корпуса не является благоприятным. В этом случае значения коэффициента нормальной силы, полученные экспериментально, меньше, чем значения того же коэффициента, полученные с помощью поэлементного расчёта без учёта интерференции.
Таким образом, можно сделать вывод, что для исследованных комбинаций РН влияние интерференции значительно и численно может быть представлено с помощью найденных коэффициентов интерференции.
Анастасия Анатольевна Новикова
