ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
При изучении обтекания тел особую сложность представляет рассмотрение течения в областях формирования отрывов потока. Структура течения газа в таких областях в ряде случаев неоднозначна и имеет место аэродинамический гистерезис, который проявляется в существовании различных режимов течения при одинаковых физических и геометрических параметрах, при этом текущая картина течения обычно зависит от предыстории его формирования. Область гистерезиса интересна тем, что может оказывать значительное влияние на статические и нестационарные динамические характеристики тел. Гистерезисные эффекты можно использовать для управления процессом обтекания, формировать необходимую структуру течения, регулировать динамическую устойчивость, „„гасить‟‟ колебания тел. Вопросы адекватного численного моделирования этих явлений представляют чрезвычайную сложность. В рамках данного проекта предполагается проведение экспериментальных и численных исследований отрывного обтекания тел с кавернами и выемками на поверхности, а также систем тел, одно из которых расположено в следе другого тела. Будет изучено влияние физических и геометрических параметров на режимы обтекания с установлением областей гистерезиса по этим параметрам и проведено исследование способов управления режимами течения в области гистерезиса. Результаты работы могут быть использованы в аэрокосмической промышленности для управления летательными аппаратами.
In the study of the flow of bodies a particular challenge is the consideration of the currents in the generation margin of the stream. Structure of the gas flow in such areas, in some cases, ambiguous and aerodynamic hysteresis, which is manifested in the existence of different flow regimes with the same physical and geometrical parameters, while the current flow pattern usually depends on history of formation. The hysteresis band is interesting because it can have a significant influence on the static and transient dynamic characteristics of bodies. Hysteresis effects can be used to control process flow to form the desired structure of the flow, to regulate dynamic stability, ""quenching"" fluctuations of telephone the questions of the adequate numerical modeling of these phenomena represent extraordinary complexity. In this project, we plan to conduct experimental and numerical studies of separated flows over bodies with cavities and recesses on the surface, as well as systems of bodies, one of which is located in the Wake of another body. Will be studied the influence of physical and geometrical parameters on the flow regimes with the establishment of the areas of the hysteresis on these parameters and the study of ways to manage flow regimes in the field hysteresis. The results can be used in the aerospace industry to control an aircraft.
) экспериментальные исследования до- и сверхзвукового обтекания тел с кавернами и выемками различной геометрии и конфигурации, а также систем тел, c акцентом на выявление режимов аэродинамического гистерезиса; б) экспериментальные исследования возможностей управления гистерезисными структурами течений за счет локализованных источников искусственных возмущений (вдув, отсос, электрический разряд, мини-рецептор); в) проведение тестовых расчетных исследований влияния параметров внешнего потока и геометрии тел на структуру обтекания с целью отбора наиболее адекватных численных моделей, способных воспроизводить наблюдаемые в физическом эксперименте гистерезисные явления; г) численное исследование различных способов и механизмов управления отрывными структурами при обтекании каверн и систем тел, в том числе - в области гистерезиса.
Коллектив исполнителей располагает обширной экспериментальной базой, в том числе сверх - и транс- звуковыми аэродинамическими трубами (в составе аэрофизического комплекса НИИ механики МГУ) и обладает значительным опытом проведения физического и численного эксперимента в заявленной области исследований.
Проведено экспериментальное исследование сверхзвукового обтекания кольцевой каверны прямоугольного сечения на цилиндрическом теле с коническим наконечником при непрерывном изменении протяженности каверны. По параметру относительной протяженности каверны определены границы переходной области, в пределах которых возможны как открытая, так и замкнутая схемы обтекания. Описаны основные стадии перестройки режимов обтекания каверны. Выполнено численное моделирование сверхзвуковых течений около регулярной системы решетки цилиндрических стержней при М=6.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2015 г.-25 декабря 2015 г. | Этап_1 |
Результаты этапа: Проведены запланированные экспериментальные и численные исследования осесимметричного и трехмерного обтекания сверхзвуковым потоком кольцевых каверн на осесимметричных телах. Выявлены и систематизированы условия существования гистерезиса по геометрическим и режимным параметрам обтекания. Дана классификация и описаны механизмы основных стадий перестройки режимов обтекания каверн на границах области гистерезиса. Проведены тестовые расчеты, направленные на выбор наиболее адекватных подходов, позволяющих воспроизводить изучаемые гистерезисные явления методами численного моделирования. Разработаны специализированные авторские вычислительные коды и развиты методы расчета многосвязных тел в условиях интерференции локальных ударно-волновых структур и аэродинамических следов от соседних элементов тела. Выполнен цикл расчетных исследований взаимодействия сверхзвукового потока с плоской решеткой цилиндрических стержней. Обнаружен новый вид аэродинамического гистерезиса, обусловленный образованием предвестника при взаимодействии преломленных ветвей головных скачков уплотнения с неоднородными следами за смежными элементами решетки. В отличие от известного вида гистерезиса (связанного с неоднозначностью переходов между маховским и регулярным типами пересечением ударных волн) данный вид гистерезиса сопровождается скачкообразным изменением коэффициента сопротивления решетки. | ||
2 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Этап_2 |
Результаты этапа: Получены новые научные данные о свойствах отрывного обтекания каверн различной конфигурации и систем тел при изменении внешних режимных и геометрических факторов (а также локальных источников возмущений) области аэродинамического гистерезиса, в том числе: - экспериментально установлено влияние состояния пограничного слоя перед кольцевой каверной на диапазон областей аэродинамического гистерезиса; - сформирована и и верифицирована расчетная технология для моделирования трехмерного сверхзвукового обтекания кольцевых каверн, включая режимы гистерезиса; - построена и обоснована схема структуры внутренних потоков в каверне при комбинированном режиме сверхзвукового обтекания кольцевой каверны под углом атаки (по результатом численного моделирования); - осуществлена классификация основных и промежуточных режимов наклонного взаимодействия сверхзвукового потока с редкой решеткой тел и предложены уточнения в теорию адиабаты проницаемой поверхности; - результаты поисковых исследований способов и механизмов эффективного управления отрывными структурами при гистерезисныъх режимах обтекании каверн и систем тел. | ||
3 | 1 января 2017 г.-22 декабря 2017 г. | этап 3 |
Результаты этапа: Выполнен обобщающий анализ результатов изучения отрывного обтекания тел с кавернами и систем последовательных тел с акцентом на изучение влияния физических и геометрических параметров, а также способов воздействия на режимы отрывного обтекания в области аэродинамического гистерезиса. Дана классификация схем отрывного обтекания каверн и выемок на поверхности осесимметричных (конических, цилиндрических и др.) тел при изменении режимных и геометрических факторов; исследовано влияние определяющих параметров потока и геометрических параметров обтекаемого тела и систем тел на область гистерезиса отрывного течения; исследованы способы влияния на структуру отрывного обтекания в области гистерезиса, включая вопросы целенаправленного переключения режимов обтекания; разработаны и верифицированы методы, позволяющие воспроизводить в вычислительном эксперименте наблюдаемые в реальности физические явления аэродинамического гистерезиса и исследовать механизмы управления им. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".