CC BY
14
Advanced Engineering Certified Journal, Volume 4, Special Issue 5, June 2014, 8-14; International Research Conference on Engineering, Science and Management 2014 (IRCESM 2014).
ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СКАЧКА УПЛОТНЕНИЯ С ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ ПРИ ОКОЛОЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ
© Брутян М.А.*, Потапчик А.В.Ф
Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского,
г. Жуковский
Представлены результаты физических исследований картины взаимодействия пограничного слоя со скачком уплотнения, замыкающим местную сверхзвуковую зону на поверхности летательных аппаратов (ЛА) при околозвуковых скоростях полета. Исследования проводились в аэродинамических трубах (АДТ) на моделях аэродинамических профилей с использованием, разработанных в ЦАГИ, новых оптических способов визуализации, позволяющих выделять области пограничного слоя, определять его состояние и наблюдать процесс возникновения вихревых течений. Полученные результаты позволили выявить новые существенные особенности возникновения и развития вихревого течения, которое возникает при взаимодействии скачка уплотнения с пограничным слоем, и которое получило название - «волновой отрыв».
Ключевые слова околозвуковые течения, пограничный слой, скачок уплотнения, физические исследования, волновой отрыв.
При полете на околозвуковых скоростях, как известно, имеет место эффект резкого возрастание аэродинамического сопротивления летательных аппаратов [1]. Это связано с появлением на поверхности ЛА местных сверхзвуковых зон с замыкающими скачками уплотнения, которые при взаимодействии с пограничным слоем создают специфическое течение, получившее в литературе название - «волновой отрыв».
Для разработки новых способов ослабления волнового отрыва необходимо его глубокое понимание, для чего требуется проведение широких физических исследований сложных явлений, происходящих при взаимодействии скачка уплотнения с пограничным слоем. Долгое время было принято считать, что картина течения при волновом отрыве аналогична картине «классического» отрыва пограничного слоя, возникающего под действием положительного градиента давлении, и сопровождающегося возникновением возвратных течений за точкой отрыва. Отличительной особенностью
* Главный научный сотрудник, доктор физико-математических наук, профессор.
* Ведущий инженер.
102 НАУЧНЫЕ ИТОГИ 2014 ГОДА: ДОСТИЖЕНИЯ, ПРОЕКТЫ, ГИПОТЕЗЫ
волнового отрыва считалось лишь то, что в данном случае положительный градиент давления создается скачком уплотнения на небольшом (локальном) участке обтекаемой поверхности.
Результаты исследований проведенных в ЦАГИ с использованием разработанных новых оптических методов [2, 3] отчетливо показали, что волновой отрыв имеет ряд специфических особенностей, которые отличают его от классического отрыва пограничного слоя.
При числах Маха перед скачком М < 1.2 на обтекаемой поверхности в области расположения скачка уплотнения происходит отрыв пограничного слоя с последующим присоединением и образованием замкнутого циркуляционного течения типа отрывного «пузыря» под основанием скачка уплотнения (см. рис. 1).
Рис. 1. Схема обтекания профиля при числах Маха перед скачком M < 1.2
С ростом числа Маха, при 1.2 < М < 1.3 на верхней границе «пузыря» наблюдается развитие вихревых структур вследствие неустойчивости тангенциального разрыва скоростей в сверхзвуковой зоне и внутри «пузыря». При этом на обтекаемой поверхности за скачком уплотнения отсутствует возвратное течение. Другими словами, наблюдается безотрывное течение пограничного слоя с вихревой областью интенсивного перемешивания на внешней границе (см. рис. 2).
Рис. 2. Схема обтекания профиля при числах Маха перед скачком 1.2 < М < 1.3
Исследования скоростного напора вблизи поверхности крыла показали, что возникновение вихревого течения на внешней границе пограничного слоя приводит к увеличению энергии пристеночной части пограничного слоя и повышению его устойчивости к отрыву вниз по потоку в диффузорной части профиля. При дальнейшем увеличении числа Маха перед скачком уплотнения до значений М > 1.3 происходит смещение отрывного «пузыря» и начала области вихреобразования вверх по потоку в зону перед основным фронтом скачка с образованием системы косых скачков уплотнения (см. рис. 3).
Рис. 3. Схема обтекания профиля при числах Маха перед скачком М > 1.3
Выявленные особенности взаимодействия скачка уплотнения с пограничным слоем при околозвуковых скоростях, связанные с образованием вихревых структур, имеют существенно нестационарный характер. По этой причине многочисленные попытки численного моделирования процесса взаимодействия скачка уплотнения с пограничным слоем проводимые, как правило, в стационарной постановке не позволяют выявить сложные явления, обнаруженные в данном исследовании.
Полученные результаты экспериментальных исследований использованы авторами при разработке нового способа ослабления волнового отрыва, связанного с использованием перепада давления на скачке [4, 5]. Они могут быть также применены для создания математических моделей, адекватно отражающих реальную картину взаимодействия скачка уплотнения с пограничным слоем при околозвуковых скоростях.
В результате анализа полученных результатов можно сделать следующие выводы:
1. Основным параметром, определяющим характер взаимодействия скачка уплотнения с пограничным слоем, является число Маха перед скачком.
2. При взаимодействии скачка уплотнения с пограничным слоем возникает структура течения, которая характеризуется наличием ло-
104 НАУЧНЫЕ ИТОГИ 2014 ГОДА: ДОСТИЖЕНИЯ, ПРОЕКТЫ, ГИПОТЕЗЫ
кального замкнутого отрыва и развитием вихреобразования на внешней границе пограничного слоя в области скачка и за ним.
3. Выявленную структуру течения при околозвуковых скоростях следует учитывать при проведении численных расчетов и разработке мероприятий по предотвращению и ослаблению негативных явлений, связанных с взаимодействием скачка уплотнения с пограничным слоем.
Список литературы:
1. Брутян М.А., Савицкий В.И. Влияние вязкости на безотрывное околозвуковое обтекание профиля // Ученые записки ЦАГИ. - 1977. - Т. VIII. № 5. - С. 24-29.
2. Brutyan M.A., Petrov A.V, Potapchik A.V Application of light scattering effect in aerodynamic experiment // Proceedings of ICAS 2014_0399. St. Petersburg, Russia, Sep., 7-12, 2014.
3. Брутян М.А., Потапчик А.В. Сравнение двух методов экспериментального исследования состояния пограничного слоя на аэродинамических профилях // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. - 2014. - № 14. - С. 104-109.
4. Брутян М.А., Потапчик А.В. Способ ослабления волнового отрыва при взаимодействии скачка уплотнения с пограничным слоем // Патент на изобретение, № 2502639, гос. рег. 27.12.2013.
5. Брутян М.А. Теоретический взгляд на управление течением жидкости. - М.: Изд-во ЦАГИ, 2013. - 191 с.
МЕТОДИКА АНАЛИЗА АРХИТЕКТУРЫ ПРЕДПРИЯТИЯ
© Грубич Т.Ю.*, Шролик А.В.Ф
Кубанский государственный аграрный университет, г. Краснодар
В статье рассмотрено понятие «архитектура предприятия». Проведен обзор методик построения и оценки архитектуры предприятия. Предложена методика системного анализа, включающая в себя анализ основных доменов архитектуры и маркетинговые методы оценки различных сфер деятельности предприятия.
Архитектура предприятия - это ни что иное как совокупность технологических и человеческих факторов, главной задачей которых стоит развитие
* Старший преподаватель кафедры Системного анализа и обработки информации.
* Студент 4 курса факультета прикладной информатики.
