Научный отчет № 5337

Название

Невязкие вихревые структуры в ударном слое около V-образных крыльев при несимметричном обтекании. Теория и эксперимент.

Авторы

Остапенко Н.А., Зубин М.А., Максимов Ф.А., Анохин М.Д.

Аннотация

Изучена применимость критериев существования невязких вихревых структур (вихревых особенностей Ферри) в ударном слое около V-образных крыльев [1, 2] в случаях образования контактного разрыва соответствующей интенсивности, исходящего из точки ветвления -конфигурации ударных волн, сопровождающей отрыв турбулентного пограничного слоя под воздействием внутренней ударной волны, падающей на подветренную консоль крыла. В качестве объекта для анализа использованы расчетные и экспериментальные данные, в частности – полученные с помощью специального теневого метода для визуализации сверхзвуковых конических течений [3], при несимметричном обтекании крыла с нулевым углом стреловидности передних кромок и углом раскрытия 2π/3 потоком с числом Маха М=3. В рамках модели идеального газа рассмотрены режимы течения как с ударными волнами, присоединенными к передним кромкам, так и с центрированной волной разрежения на передней кромке подветренной консоли. С использованием результатов численных расчетов и разработанной ранее эффективной полуэмпирической методики расчета интенсивности контактного разрыва, исходящего из точки ветвления - конфигурации ударных волн, определена область изменения углов атаки и скольжения указанного крыла, в которой могут существовать невязкие вихревые структуры, порожденные как контактным разрывом, исходящим из точки ветвления головной ударной волны, так и контактным разрывом от -конфигурации ударных волн. Для реализации режимов обтекания с двумя вихревыми особенностями Ферри их область существования должна пересекаться с областью существования четырех особых линий конического потока на наветренной консоли, когда имеет место определенное соотношение интенсивностей указанных контактных разрывов [4]. Расчетным путем установлено, что у крыла выбранной геометрии при числе М=3 не реализуется пересечение областей существования рассматриваемых объектов сверхзвукового конического течения, а каждый из них имеет место при таких условиях, когда второй отсутствует. Экспериментальные данные подтвердили этот теоретический прогноз. Установлена применимость критериев существования невязких вихревых структур для контактных разрывов, порожденных -конфигурацией ударных волн, сопровождающей отрыв турбулентного пограничного слоя, реализующийся под действием ударной волны, падающей на подветренную консоль крыла. Тем самым показано, что образование в ударном слое вихревых особенностей Ферри не зависит от причины, вызвавшей существование контактного разрыва, а зависит лишь от его интенсивности.

Год публикации

2016 г.

Объём

42 с.

Научный руководитель

Остапенко Н.А.

Ключевые слова

сверхзвуковой поток, V-образное крыло, коническое течение, ударные волны, отрыв турбулентного пограничного слоя, -конфигурация ударных волн, вихревые особенности Ферри.