На підставі асимптотичного аналізу рівнянь Нав'є - Стокса розглянуто постановки та розв'язання ряду задач щодо інтенсивного поверхневого масопереносу на тілах обертання в над- і гіперзвукових потоках газу. Для тіл скінченної довжини розподіл вдуву задається степеневою функцією. Інтенсивність інжекції відповідає режиму помірного та сильного вдуву. Дослідження розширено на випадки вдуву горючої суміші газів із урахуванням хімічних екзотермічних реакцій. Розроблено метод розв'язання крайових задач із вільною границею та процедуру побудови загального розв'язку.

Досліджено нестаціонарні аеродинамічні характеристики крила з генераторами вихрів. Наведено опис експериментальної установки, параметрів експерименту та результатів дослідження розподілу миттєвих коефіцієнтів тиску на крилі з генераторами вихрів за умов нестаціонарного обтікання. Показано збільшення амплітуди піка розрідження у разі коливання крила з генераторами вихрів у порівнянні з гладким контрольним крилом, що свідчить про більший прояв ефектів аеродинамічної нестаціонарності, та більший динамічний гістерезис аеродинамічних коефіцієнтів, що з'являється у разі коливань крила.

Наведено результати експериментального дослідження теплообміну поодиноких циліндрів краплеподібної форми (ЦКФ) в поперечному потоці повітря в діапазоні зміни чисел Рейнольдса від 4000 до 25 000. Виконано порівняння одержаних результатів з експериментальними даними для інших форм циліндрів. Поодинокі ЦКФ володіють більш низькою інтенсивністю теплообміну в порівнянні з циліндрами круглого перерізу.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.330.720.56

Рубрики:

Обтікання тіл. Потік. Швидкість білязвукова < Аеро- і газодинаміка >

Шифр НБУВ: Ж16099 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований характеристик псевдозвуковых осцилляций давления, обусловленных взаимодействием потока и звукового поля внутри трехмерной сферической лунки. Проведено численное и физическое моделирования особенностей вихревого движения внутри лунки и в ее ближнем следе. Обнаружены симметричные и асимметричные крупномасштабные вихревые системы внутри лунки, существование которых зависит от режима течения, указано их местоположение и периодичность выброса наружу. Эволюция торнадообразных вихрей подчиняется переключательному механизму, что приводит к появлению низкочастотных модулирующих поперечных колебаний вихревого движения внутри лунки. В спектрах пульсаций давления и скорости обнаружены дискретные высокодобротные пики. Они соответствуют частоте вращения вихревых систем внутри лунки, частоте их выбросов наружу, частоте следовой моды колебания вихревого движения в лунке, обусловленной гидродинамическим резонансом, а также частоте автоколебаний сдвигового слоя, отвечающих акустическому резонансу. Указаны форма и размеры квазиустойчивых крупномасштабных вихревых структур, области их зарождения и этапы развития. Мгновенные и осредненные характеристики псевдозвуковых пульсаций давления вихревого движения внутри лунки и в ее ближнем следе отличаются из-за нелинейного взаимодействия вихревых структур между собой и с обтекаемой поверхностью.

При определенных ограничениях выведено уравнение распространения малых возмущений трехмерного нестационарного потенциального течения вокруг тонкого крыла. Показано, что оно в линейном приближении совпадает с известным уравнением акустики неоднородной движущейся среды. Проведен частотный анализ характерных случаев упрощения полученного уравнения. На основании классического подхода Кирхгофа с помощью обобщенной формулы Грина получено интегральное соотношение, непосредственно связывающее акустическое ближнее и дальнее поле. Выполнен сравнительный анализ сквозного решения с имеющимися подходами. Приведен пример численного расчета ближнего и дальнего звукового поля, генерируемого при взаимодействии неоднородного потока с лопастью ротора вертолета.

Представлены результаты экспериментальных исследований полей пульсаций скоростного напора и пристеночного давления, сгенерированных вихревыми структурами, которые формируются внутри полусферического углубления на плоской пластине, обтекаемого течением при малых числах Рейнольдса. Измерения проведены с помощью ансамбля миниатюрных датчиков пульсаций пристеночного давления, установленных заподлицо с обтекаемой поверхностью лунки и в ее окрестности, а также датчиков пульсаций скоростного напора, расположенных внутри лунки над ее поверхностью. Получены среднеквадратичные значения и спектральные плотности мощности исследуемых величин. Показано влияние лунки на интегральные и спектральные характеристики поля пульсаций псевдозвукового давления. Отмечены особенности генерации устойчивых крупномасштабных вихревых структур и их взаимодействия с пограничным слоем над пластиной. В спектральных зависимостях пульсаций пристеночного давления и скоростного напора обнаружены тональные составляющие, обусловленные частотой вращения симметричной крупномасштабной вихревой структуры внутри лунки, частотой ее выбросов и частотой автоколебаний вихревых структур сдвигового слоя.

Предложен численно-аналитический метод решения задач акустики. Выполнен его сравнительный анализ с родственными методами и рассмотрена детализированная схема использования на примерах решения плоских задач для уравнений Гельмгольца, Кармана-Гудерлея. Обсуждены особенности применения данного метода в различных ситуациях.

Рассмотрена задача излучения звука при обтекании сферы потоком вязкой жидкости. Задача решается численно в широком диапазоне чисел Рейнольдса.

Применена модель, описывающая аэродинамическую генерацию и распространение звука в невязкой сжимаемой среде для случая генерации шума в результате взаимодействия лопасти и компактных вихрей Тэйлора. Получены количественные характеристики ближнего и дальнего звуковых полей. Наиболее сильное взаимодействие лопасти и вихрей отмечено при r = 1, что соответствует максимальной неравномерности распределения скорости в вихре Тэйлора. При сравнительно малых числах Маха (M = 0,2) на конце лопасти замечено существенное снижение уровня генерируемого шума. С увеличением расстояния между вихрями и лопастью распредедение уровня звукового давления становится более плавным. Это может служить подтверждением экспериментальных данных о возможности управления генерируемым шумом в окрестности конца лопасти. При M = 0,4 резких изменений уровня шума на конце лопасти не наблюдается.

Досліджено процеси виникнення стійких автоколивапь при взаємодії потоку з твердими тілами, а також процеси випромінювання звуку потоком. Описано закономірності і механізми виникнення автоколивань і гідродинамічних каналів зворотних зв'язків, розраховано характеристики звукових полів, що генеруються при натіканні потоку на тверде тіло. Проведено розробку математичних моделей і методів, що дають можливість кількісної оцінки енергетичних та просторових характеристик звукових полів, що виникають при обтіканні потоком твердих перешкод різних форм. Проведено розробку методів описання вихрових джерел звуку в зовнішніх потоках та в потоках в каналах складної геометрії. Проведено розробку техніки розрахунку звукових полів, що базується на сучасних підходах комп’ютерної механіки рідини і дає можливість проводити чисельні розрахунки на кластерних суперкомп’ютерах. Чисельні розрахунки проводились на кластерному суперкомп’ютері Скіт, що знаходиться в Інституті кібернетики НАН України. З метою ілюстрації можливостей побудованого нами алгоритму розв'язано ряд задач, зокрема тривимірну задачу про генерацію звуку потоком при обтіканні сфери. Досліджено течію в'язкої нестисливої рідини в плоскому каналі за наявності в ньому розташованих один за одним двох стенозів (звужень). Описано процес генерації стійких автоколивань в міжстенозній області, що породжують звукове поле.