1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Механика жидкости и газа
  4. № 6, 2023

Известия РАН. Механика жидкости и газа, 2023, № 6, стр. 3-13

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ СО СВЕРХЗВУКОВЫМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ НА ПЛОСКОЙ ПЛАСТИНЕ

К. В. Шубин a, *, П. В. Чувахов a, b, **

a Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Долгопрудный, Россия

b Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского
Жуковский, Россия

* E-mail: ottdimile@mail.ru
** E-mail: pavel_chuvahov@mail.ru

Поступила в редакцию 28.09.2022
После доработки 20.02.2023
Принята к публикации 28.02.2023

Аннотация

В рамках полных уравнений Навье–Стокса проведено численное моделирование восприимчивости сверхзвукового пограничного слоя на плоской заостренной пластине к модельным акустическим возмущениям, которые распространяются в набегающем потоке (число Маха 5) и характерны для фонового шума ударных аэродинамических труб. Проведен спектральный анализ возмущений, индуцированных в пограничном слое. Обсуждается способ восстановления амплитуды акустического возмущения в набегающем потоке с помощью измерения пульсаций давления на поверхности пластины.

Ключевые слова: акустические возмущения, сверхзвуковой пограничный слой, восприимчивость, численное моделирование, аэродинамическая труба, измерение пульсаций

Список литературы

  1. Гапонов С.А., Маслов А.А. Развитие возмущений в сжимаемых потоках. M.: Наука, 1980. 134 с.

  2. Morkovin M.V. Critical evaluation of transition from laminar to turbulent shear layers with emphasis on hypersonically travelling bodies // Tech. Rep. AFFDL-TR-68-149. Air Force Flight Dynamics Laboratory. 1969.

  3. Bushnell D.M. Notes on Initial Disturbance Fields for the Transition Problem, Springer-Verlag, Berlin, 1990. V. 1. P. 217–232

  4. Laufer J. Some Statistical Properties of the Pressure Field Radiated by a Turbulent Boundary Layer// Physics of Fluids/ 1964. V. 7. № 8. P. 1191–1197.

  5. Stetson K.F. Nosetip Bluntness Effects on Cone Frustrum Boundary-Layer Transition in Hypersonic Flow // AIAA Paper. 1983. P. 83–1763.

  6. Pate S.R. Effects of wind tunnel disturbances on boundary-layer transition with emphasis on radiated noise: A review // AIAA Paper. 1980. № 80-0431.

  7. Чувахов П.В., Погорелов И.О. Источники турбулентности на прямом крыле сверхзвукового пассажирского самолета. // Математическое моделирование. 2022. Т. 34. № 8. С. 19–37.

  8. Fedorov A.V. Receptivity of a high-speed boundary layer to acoustic disturbances. // J. Fluid Mech. 2003. V. 491. P. 101–129. https://doi.org/10.1017/S0022112003005263

  9. Zhong X., Wang X. Direct numerical simulation on the receptivity, instability, and transition of hypersonic boundary layers // Annu. Rev. Fluid Mech.2012.V. 44. P. 527–561.

  10. Egorov I.V., Soudakov V.G., Fedorov A.V. Numerical Modeling of the Receptivity of a Supersonic Boundary Layer to Acoustic Disturbances // Fluid Dynamics. 2006. V. 41. № 1. P. 37–48. https://doi.org/10.1007/s10697-006-0020-4

  11. Soudakov V., Fedorov A., Ryzhov A. DNS and the Theory of Receptivity of a Supersonic Boundary Layer to Free-Stream Disturbances // Journal of Physics: Conference Series. 2011. V. 318. № 3. Paper 032020. https://doi.org/10.1088/1742-6596/318/3/032020

  12. Chuvakhov P.V. Shock-Capturing Anomaly in the Interaction of Unsteady Disturbances with a Stationary Shock // AIAA J. 2021. V. 59. № 8. https://doi.org/10.2514/1.J059682

  13. Wagner A., Schülein E., Petervari R., Hannemann K., Ali S., Cerminara A., Sandham N. Combined free-stream disturbance measurements and receptivity studies in hypersonic wind tunnels by means of a slender wedge probe and direct numerical simulation // Journal of Fluid Mechanics. 2018. V. 842. P. 495–531. https://doi.org/10.1017/jfm.2018.132

  14. Duan L., Choudhari M.M., Wu M. Numerical Study of Acoustic Radiation due to a Supersonic Turbulent Boundary Layer // Journal of Fluid Mechanics. 2014. V. 746. P. 165–192. https://doi.org/10.1017/jfm.2014.116

  15. Zhang C., Duan L. Acoustic Radiation from High-Speed Turbulent Boundary Layers in a Tunnel-like Environment // 53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting, January 5–9, 2015, Kissimmee, Florida. AIAA Paper 2015-0836. https://doi.org/10.2514/6.2015-0836

  16. Egorov I.V., Novikov A.V. Direct numerical simulation of laminar-turbulent flow over a flat plate at hypersonic flow speeds // Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2016. V. 56(6). P. 1064 –1081.

  17. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. Теоретическая физика: т. VI. (3-е изд., перераб. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., Гл. VIII, § 79 Поглощение звука. 1986. 736 с.

  18. Образ А.О., Федоров А.В. Пакет программ HSFS для анализа устойчивости сжимаемых пограничных слоев // Ученые записки ЦАГИ. 2017. Т. 48. № 3. С. 11–27 [A.O. Obraz, A.V. Fedorov The high-speed flow stability (HSFS) software package for stability analysis of compressible boundary layers. 2017. V. 48. № 3. P. 223–242. https://doi.org/10.1615/TsAGISciJ.2017022797]

  19. Федоров А.В., Хохлов А.П. Возбуждение неустойчивых мод в сверхзвуковом пограничном слое акустическими волнами // Изв. АН СССР. МЖГ. 1991. № 4. С. 67–74.

  20. Mack L.M. Transition and Laminar Instability : tech. rep. Jet Propulsion Laboratory, California Institiute of Technology. Pasadena, CA, USA, 1977. NASA-CR–153203. NASA TRS: 19770017114.

  21. Egorov I.V., Fedorov A.V., Novikov A.V., Chuvakhov P.V. The role of receptivity in prediction of high-speed laminar-turbulent transition // IUTAM LaminarTurbulent Transition. V. 38 (9th IUTAM Symposium, London, UK, Sept. 2–6, 2019). 2022. P. 541–552. (IUTAM bookseries).

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Механика жидкости и газа

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал