ИСТИНА

Проект посвящён исследованию задачи устойчивости упругой пластины, движущейся в потоке газа, с учетом пограничного слоя. Работа направлена на продолжение исследований явления «панельного флаттера» — потери устойчивости панелей обшивок летательных аппаратов, обтекаемых сверхзвуковым потоком вязкого или невязкого газа. Данное явление представляет собой большую опасность для приложений, оно может привести к сокращению срока службы панелей обшивки летательного аппарата или их разрушению. Существует два типа панельного флаттера: связанный и одномодовый флаттер. Флаттер связанного типа на данный момент хорошо изучен. Экспериментально существование одномодового флаттера было доказано лишь недавно (В.В. Веденеевым, МГУ им. Ломоносова).

The project is devoted to the study of the stability of an elastic plate, moving in the boundary-layer flow. This project is aimed at continuing studies of the phenomenon of "the panel flutter", which is the loss of the stability of the aircraft skin panels in the supersonic flow of viscous or inviscid gas. This phenomenon is dangerous for a number of applications, it can lead to a reduction in service life of the skin panels of the flight vehicle or to their destruction. There are two types of the panel flutter: the coupled-mode and the single-mode flutter. The coupled-mode is currently well studied. The existence of a single-mode flutter was recently proved experimentally (by V.V. Vedeneev, Lomonosov Moscow State University).

Будет исследовано влияние вязких и температурных возмущений пограничного слоя на границу флаттера упругих пластин. Будут установлены количественные характеристики пограничного слоя, приводящие к стабилизации или дестабилизации колебаний при конечных числах Рейнольдса. Для этого будет получено дисперсионное уравнение и применен критерий глобальной неустойчивости А.Г. Куликовского, в результате которого будут получены кривые в комплексной плоскости частот, в окрестности которых располагаются собственные частоты колебаний пластины в потоке газа. Исследование такого рода для пластины является новым и ранее не было выполнено другими научными группами.

В рамках исследования влияния пограничного слоя, возникающего на пластине в потоке газа, на её аэроупругую устойчивость коллектив имеет следующий задел. В статье журнала «Journal of Fluid Mechanics» (2016) руководителем проекта и В.В. Веденеевым аналитически и численно показано в невязком приближении, что профили пограничного слоя, характерные для течений над плоскими и выпуклыми поверхностями, стабилизируют пластину, однако профили, имеющие обобщённую точку перегиба, характерные для течения над вогнутыми поверхностями, наоборот, существенно дестабилизирует её. Таким образом, пограничный слой, который обычно не учитывается в задачах аэроупругости, в действительности имеет большое влияние на одномодовый панельный флаттер. Начата работа по исследованию вязких возмущений пограничного слоя на устойчивость бесконечной пластины. Рассмотрен случай сверхзвуковых по отношению к невозмущенному потоку волн. Первые результаты исследований представлены на Всероссийской конференции молодых ученых-механиков, 5-15 сентября 2017, Сочи, Россия.

1. Исследовано влияние вязких возмущений пограничного слоя, образующегося на поверхности безграничной упругой пластины в потоке газа, на поведение бегущих волн пластины при больших, но конечных числах Рейнольдса. Показано, что влияние конечности числа Рейнольдса нетривиально и может оказывать как дестабилизирующий, так и стабилизирующий эффект в зависимости от значения фазовой скорости распространения возмущения. При произвольной толщине пограничного слоя аналитически исследован случай длинных волн для возможных значений фазовых скоростей. 2. Впервые изучено влияние вязких возмущений пограничного слоя на одномодовый флаттер пластин конечных размеров при конечных числах Рейнольдса. Показано, что для любого типа пограничного слоя в диапазоне собственных частот, который соответствует самой высокой скорости роста в невязкой аппроксимации, влияние вязкости дестабилизирующее, т.е. скорость роста становится больше. Следовательно, когда невязкий сдвиговый слой возбуждает большую скорость роста, вязкость еще больше дестабилизирует пластину.