Исследование неоднородности набегающего потока на обтекаемом каплевидном профиле

Внедрение: 2021  г.

В работе [1] проведено экспериментальное моделирование локализованной во времени и пространстве неоднородности набегающего потока на обтекаемом каплевидном профиле. Эксперименты проводились в аэродинамической трубе Т‑325М ИТПМ СО РАН. Изготовленная двумерная модель каплевидного профиля была установлена на боковой стенке рабочего участка на поворотном механизме, выполненном на базе шагового двигателя.

Для имитации быстрого изменения условий течения был изготовлен генератор локальных неоднородностей. Генератор представляет собой цилиндр, расположенный в плоскости симметрии рабочей части аэродинамической трубы в ее верхней стенке перпендикулярно обтекаемой модели тела. Для создания локальной неоднородности генератор перемещался в ядро потока с помощью электромагнитного привода на заданное время. 

Измерения скорости проводились термоанемометром постоянной температуры СТА‑5, разработанным и изготовленным в ИТПМ СО РАН. С помощью термоанемометра были получены профили средней и флуктуационной составляющих продольной скорости. Сигнал термоанемометра оцифровывался с помощью модуля АЦП E20‑10 с частотой дискретизации 1 МГц.

Рисунок 1. Схема эксперимента. Wake – след; Boundary layer – поверхностный слой; HW Probe – термоанемометр.

На рисунке 2 приведены примеры типичных профилей пульсаций скорости в следе за каплевидным профилем при угле атаки +5°. 

Рисунок 2. Профили пульсаций скорости в следе за каплевидным профилем. Профили: <u> – генератор локализованных неоднородностей не вводился в рабочую часть аэродинамической трубы; <u_in> – генератор локализованной неоднородности находится в потоке; <u_out> – генератор введен в рабочий участок, но находится в выдвинутом состоянии.

По совпадению профилей пульсаций скорости <u> и <u_out> можно сделать вывод, что установка генератора не влияет на картину течения при его втягивании.

В результате использования эмпирического разложения мод на сигнал, измеренный при определённом положении датчика, исходный сигнал был разложен на 18 функций собственных мод (IMF₁ - IMF₁₈). На рисунке 3 показан пример зависимости амплитуды от времени для моды IMF₆.

Рисунок 3. Зависимая от времени амплитуда пульсаций скорости для моды IMF₆.

В работе показано, что в области вне аэродинамического следа за каплевидным профилем наличие неоднородности приводит к увеличению амплитуд пульсаций скорости в широком диапазоне частот. В области внутри следа наличие неоднородности приводит к подавлению пульсаций скорости на частоте схода вихрей в 2‑3 раза по амплитуде. Отмечено также усиление колебаний на частотах выше основной, а влияние на колебания на более низких частотах отсутствовало.

Работа выполнена в рамках гранта РНФ № 20‑49‑08006.

Источник:
D S Mironov et al 2021 J. Phys.: Conf. Ser. 2057 012025.

Разработчик: Миронов Д.С., Лебига В.А., Зиновьев В.Н., Пак А.Ю. (ИТПМ СО РАН, Новосибирск)