Семинар по аэромеханике
9.04.08 в комн. 240 в 11 ч.
А.М. Гайфуллин
(ЦАГИ)
Исследования дозвуковых вихревых и отрывных течений
Аннотация
В докладе обсуждаются три темы: вязкие автомодельные течения с замкнутыми линиями тока, отрывные течения, эволюция и разрушение струйно-вихревого следа за самолетом.
В рамках первой темы проведены асимптотические и численные исследования течений вязкой жидкости с замкнутыми линиями тока. Показано, что возможно три класса автомодельных течений. Получен инвариант, обобщающий формулу Прандтля-Бэтчелора о постоянстве завихренности в стационарных рецирукуляционных зонах на случай нестационарного течения. С помощью асимптотических методов решена задача о диффузии двух противоположно закрученных вихрей. Выведены формулы движения центров вихрей и изменения циркуляции вихрей в зависимости от времени при больших числах Рейнольдса. Решение данной задачи имеет и практическое приложение. Оно позволило объяснить механизм диссипации циркуляции вихрей в следе за самолетом. Решение задачи о диффузии двух вихрей с циркуляциями противоположного знака применимо и к предельной форме их начального расположения - к вихревому диполю. Исследуется задача об обтекании пластины с движущейся против потока поверхностью. Обсуждаются схемы течения при различных скоростях поверхности пластины. Показано, что при достаточно больших по сравнению со скоростью набегающего потока скоростях поверхности пластины нестационарное течение выходит на автомодельный режим: перед пластиной или вокруг нее образуется область рециркуляционного течения, размер и циркуляция которой растут пропорционально корню из времени.
В рамках второй темы получены точные решения уравнений Эйлера для плоских автомодельных спиральных разрывов, разделяющих различные жидкости. С помощью асимптотических методов решена задача о течении вязкой жидкости в ядре трехмерной вихревой пелены. Показано, что все исследуемое поле течения можно разделить на три характерные области: слой смешения, "вихревой рулет" и внутреннее ядро. Исследованы плоские автомодельные решения, которые допускают уравнения Навье-Стокса, если линейные размеры обтекаемых тел меняются пропорционально корню из времени. В таких случаях можно построить автомодельные решения аналогичные некоторым точным решениям стационарных уравнений Навье-Стокса
В рамках третьей темы обсуждаются основные проблемы определения характеристик струйно-вихревого следа за самолетом. Предложены модели, позволяющие рассчитывать след, простирающийся на расстояния до нескольких десятков километров, на крейсерском и на взлетно-посадочных режимах полета. Построены линейные теории развития пространственной неустойчивости вихревого следа в идеальной жидкости и в турбулентной атмосфере с учетом высоты пролета самолета над землей. Созданы программы расчета, позволяющие рассчитывать характеристики вихревых следов за реальными самолетами с учетом состояния турбулентной атмосферы. Создана модель для пилотажного стенда, позволяющая моделировать поведение самолета, попавшего в вихревой след от другого самолета.
А.М. Гайфуллин
(ЦАГИ)
Исследования дозвуковых вихревых и отрывных течений
Аннотация
В докладе обсуждаются три темы: вязкие автомодельные течения с замкнутыми линиями тока, отрывные течения, эволюция и разрушение струйно-вихревого следа за самолетом.
В рамках первой темы проведены асимптотические и численные исследования течений вязкой жидкости с замкнутыми линиями тока. Показано, что возможно три класса автомодельных течений. Получен инвариант, обобщающий формулу Прандтля-Бэтчелора о постоянстве завихренности в стационарных рецирукуляционных зонах на случай нестационарного течения. С помощью асимптотических методов решена задача о диффузии двух противоположно закрученных вихрей. Выведены формулы движения центров вихрей и изменения циркуляции вихрей в зависимости от времени при больших числах Рейнольдса. Решение данной задачи имеет и практическое приложение. Оно позволило объяснить механизм диссипации циркуляции вихрей в следе за самолетом. Решение задачи о диффузии двух вихрей с циркуляциями противоположного знака применимо и к предельной форме их начального расположения - к вихревому диполю. Исследуется задача об обтекании пластины с движущейся против потока поверхностью. Обсуждаются схемы течения при различных скоростях поверхности пластины. Показано, что при достаточно больших по сравнению со скоростью набегающего потока скоростях поверхности пластины нестационарное течение выходит на автомодельный режим: перед пластиной или вокруг нее образуется область рециркуляционного течения, размер и циркуляция которой растут пропорционально корню из времени.
В рамках второй темы получены точные решения уравнений Эйлера для плоских автомодельных спиральных разрывов, разделяющих различные жидкости. С помощью асимптотических методов решена задача о течении вязкой жидкости в ядре трехмерной вихревой пелены. Показано, что все исследуемое поле течения можно разделить на три характерные области: слой смешения, "вихревой рулет" и внутреннее ядро. Исследованы плоские автомодельные решения, которые допускают уравнения Навье-Стокса, если линейные размеры обтекаемых тел меняются пропорционально корню из времени. В таких случаях можно построить автомодельные решения аналогичные некоторым точным решениям стационарных уравнений Навье-Стокса
В рамках третьей темы обсуждаются основные проблемы определения характеристик струйно-вихревого следа за самолетом. Предложены модели, позволяющие рассчитывать след, простирающийся на расстояния до нескольких десятков километров, на крейсерском и на взлетно-посадочных режимах полета. Построены линейные теории развития пространственной неустойчивости вихревого следа в идеальной жидкости и в турбулентной атмосфере с учетом высоты пролета самолета над землей. Созданы программы расчета, позволяющие рассчитывать характеристики вихревых следов за реальными самолетами с учетом состояния турбулентной атмосферы. Создана модель для пилотажного стенда, позволяющая моделировать поведение самолета, попавшего в вихревой след от другого самолета.
2008-04-03
регистрация
наука
экспериментальная база
инновации