Научная статья на тему 'Вторичная неустойчивость трехмерного неравновесного сжимаемого пограничного слоя'

Вторичная неустойчивость трехмерного неравновесного сжимаемого пограничного слоя Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
91
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ВОЛНЫ / УСТОЙЧИВОСТЬ / ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Завершинский И. П., Кнестяпин В. Н.

Проведено исследование устойчивости нелинейных пространственных волн (вторичной неустойчивости), распространяющихся в сжимаемом неравновесном сверхзвуковом пограничном слое плоской пластины под углом к основному потоку. Найден инкремент развития вторичной неустойчивости течения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Вторичная неустойчивость трехмерного неравновесного сжимаемого пограничного слоя»

Механика жидкости и газа

УДК 532.5

И. П. Завершинский, В. Н. Кнестяпин

ВТОРИЧНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ТРЕХМЕРНОГО НЕРАВНОВЕСНОГО СЖИМАЕМОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ

Проведено исследование устойчивости нелинейных пространственных волн (вторичной неустойчивости), распространяющихся в сжимаемом неравновесном сверхзвуковом пограничном слое плоской пластины под углом к основному потоку. Найден инкремент развития вторичной неустойчивости течения.

Проблема устойчивости пограничных слоев (ПС) в силу своего большого прикладного значения является одной из центральных в теории газодинамической устойчивости. В равновесных средах эта проблема решалась как для несжимаемых, так и для сжимаемых возмущений [1]. Выделяют следующие этапы перехода к турбулентности в равновесном пограничном слое. При амплитуде начальной турбулентности £i < 0,1e*, где в* ~ (Read)23 — пороговая амплитуда возмущения, начиная с которой необходим учет нелинейных членов в критическом слое, выделяют следующие области: ламинарное течение при числах Рейнольдса для пограничного слоя Re < Rec и волна Толлмина-Шлихтинга, возникающая после потери ПС устойчивости при Re > >Rec, где амплитуда возмущения в < в*, в которых справедлива линеаризованная теория; область нелинейного критического слоя (НКС) при в > в*; а при в >> в* зона первичного стационарного решения и область вторичной неустойчивости (ОВН). Далее возникают пятна Эммонса и, наконец, формируется турбулентное течение.

В неравновесных средах исследования устойчивости пограничных слоев в неравновесных средах актуальны в связи с интенсивными экспериментальными и теоретическими исследованиями, связанными с воздействием плазмы на потоки, обтекающие тело. В [2] показана возможность уширения зоны неустойчивости волн Толлмина-Шлихтинга, возникающих после потери пограничным слоем устойчивости при Re > Rec, при обтекании плоской пластины в аэродинамической трубе под нулевым углом атаки потоком колебательно возбужденного газа. В [3] найден сдвиг Rec для двумерных возмущений при условиях свободного обтекания пластины потоком колебательно возбужденного газа. Показано, что наличие релаксационных процессов в равновесной среде приводит к увеличению критического числа Рейнольдса, а в неравновесных— к его понижению. В [4] найдены зависимости Rec для трехмерных возмущений от степени неравновесности S и числа Маха невозмущенного потока М¥ при различных углах распространения волн. В [5] получено уравнение, описывающее эволюцию возмущения на нелинейной стадии его развития. Показано, что, как и в равновесных средах, рост амплитуды возмущения на данной стадии развития турбулентности носит взрывной характер, а характерное время неустойчивости уменьшается с ростом степени неравновесности. Формирующееся первичная нелинейная волна, в свою очередь, становится неустойчивой по отношению к мелкомасштабным пульсациям — развивается так называемая вторичная неустойчивость пограничного слоя [6, 7], развитие которой ранее проводилось только для несжимаемых равновесных сред. В [6] найдена кривая нейтральной устойчивости для данного типа возмущений на плоской пластине. В [7] проведен численный расчет параметров первичной нелинейной волны и найдены условия возникновения вторичной неустойчивости. В данной работе найдены условия возникновения вторичной неустойчивости неравновесного сжимаемого пограничного слоя на плоской пластине.

1. Первичная нелинейная волна. Исходную систему уравнений релаксационной газодинамики, включающую уравнения непрерывности, Навье-Стокса, состояния газа, переноса тепла и релаксационное уравнение в переменных, обезразмеренных на величины, относящиеся к набегающему потоку (скорость набегающего потока U¥, давление P¥, плотность р¥, температу-

ру T¥): р = р/р¥ , T = T/T¥ , P = Р/Р¥, u = Vix/U¥ , v = v¡7/U¥ , w = v¡z/U¥ , E = E/To, q = QS/U¥T¥ представим в виде

-1--vp+-^aV, p = pT,

\2 ^

^p+v(pV ) = o, pf—+(Vv)V

Эt

Re

ЭР • • p

— + vVP + g¥ PVv + -t-Эt

Eo - E

CT0 -AT, ^ + VVE = ^0-1

+ q.

(i)

cV¥ t Pr-Re dt t

Здесь использованы координаты x = x/d, y = y/d, z = z/d, обезразмеренные на локальную толщину пограничного слоя d и время t = td/U¥,. Здесь h = h/h¥ Pr = h-/*— Re = U¥d/h¥ , M¥ = = UJuS¥ — числа Прандтля, Рейнольдса и Маха набегающего потока соответственно, v = (u, v, w), uS- = (ср¥Т0/с^т)1/2 — замороженная скорость звука, m — масса молекулы, E —

колебательная энергия в расчёте на одну молекулу, Ee = E\ — ее равновесное значение,

UV =T0

t— время колебательной релаксации, Q — мощность внешнего источника накачки в расчете на одну молекулу, необходимая для поддержания условия E > Ee, сР-,, сV- - замороженные теплоемкости при постоянном объеме и давлении соответственно. В используемой релаксационной модели не конкретизируется природа источника накачки. Кроме того, полагается, что можно пренебречь зависимостью мощности источника накачки от температуры и плотности среды.

Для получения уравнений, описывающих первичную нелинейную волну, будем искать решение системы (1) в виде u=u0(y)+ u(1), v=v(l), w=w^r\ T=To(y)+?r>, p=po(y) + p(1), Р=Роо+Р(Г>, E=Eo(y)+E(1), где возмущения имеют вид бегущей волны, движущейся со скоростью с в направлении, характеризующимся углом 0, определяемым соотношением tg0 = P / a :

Ni

p(1) (x,y,z,t)= ^ p(„1) (y)exp(inax + inbz-inact) (2)

n=-Ni

и т.д. Перейдем в систему координат, связанной с бегущей волной, направленную под углом 0 к основному потоку X = (x - ct) cos 0 + y sin 0, y = y,

z = -( x - ct )sin 0 + z cos 0, рис. 1, где компоненты скоростей связаны соотношениями u = u cos 0 + +w sin 0, v = v, W = -usin0 + wcos0. Собирая слагаемые при одинаковых Фурье-экспонентах, получим систему нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений для мод: л /

ia

Р и с. 1. Схема пространственного обтекания плоской пластины

_Л_

Re

ґ d2 2 b

~2 -ft«-b dy

u(1) + /a «

U0 e

To b

M¥ a„U0 - e 1 dvV

-

T0 D„

i

(U° )У + m¥ a„ U0 - e

v(1) +

T0 b„ ~ ~~'„ = N

m¥ a„U0 - e dy u ’

_h_

Re

' -b2

dy

_h

Re

vfl + /«„ ((0 - e ) - Mrd

m¥ dy

-go

/a„u„1) +

dïV

dy

D„

r/1)

/a„ (U0 - e )

= ,(3)

~~2 “a„-P2

dy

w<n} + /a„ (U 0 - e ) w(n} + (U0 У tgev„1) = Nw

с граничными условиями неприлипания на стенке (0) = V® (0) = (0) = 0 и затухания воз-

мущений на бесконечности йП\™) = Vn\™) = W(1)(^) = 0. Здесь an = na/cos0 ; U0 = U0cos0; c = ccos 0 , cV0 = cV¥ + cK + StT, cP0 = cP¥ + cK + S(tT - tp) — низкочастотные теплоемкости при

72

постоянном объеме и постоянном давлении соответственно; 5 = Qт/T0 — степень неравновес-ности среды (для колебательно возбужденного газа 5 = (Е0 - Ее) / Т0); ап = Су0 + /ап х0 (0 - с),

константы, характеризующие влия-

Ь. = ^ + г*Л (о - с), В„ > 0 -()(То (

СР¥ Су„(1 + /( То (о - С ))

ние процессов релаксации в неравновесной среде на структуру возмущений в ПС (в отсутствие источника накачки в низкочастотном пределе 5=0, <%п+бТо << 1 имеем случай [3]

Су0 = Су¥ + ск, ап = 1, Ьп = 1, Эп = 0);

Т0 Р0 (СР0 - СР~ ))р + NЕ + СУ¥ (1 + ’%пТ0 (70 - С))Мр

К = N +

N = К, -

/а п

У¥М¥ ап

Т) с

у¥ м¥ Су

су¥Р0><%п (0 с)

р0 (Р0 - СР~))р + МЕ + су¥ (1 +/ап Т0 (70 - С )) МР СУ¥Р0/ап (70 - с)

— нелинейные слагаемые, а функции N определяются соотношениями:

Ми = I

з=-М1

-зип1-)зиз1) + ,п1-)з-

N1 /

I: /(* зUn1-)зV

- И з V

Су

Р0

.(л\ рп-з, ( 0 У Р0

М(Р . 7 ^ рп^1)Л

—— + га, ((0 - с )п з з Су Л 0 ^ Р0

К = I

з=-М1

Т+/а, ( - с))р5+ (Ч «О Р0

Р(1) ,(1) Л Уп-з з

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

МР= I

N1

I

з=-М1

. рп1)зиЗ1) 1

га+

С (р(п^31))

Р0

Р0 СУ

N.

с1Е(1) скТ(-\ - Еп-3 газип-зЕГ + ^-з — + К п-3

№ Е(!) + ,(!)

п_ с с _ *

-I 9

з=-Nl

Су Т0

Т (1) Т (1) Т (1) Р(1)

и___с-^ с и__сМ с

Р Р0

+ Тт

Т3(1)

//

■‘'р^ р^1) р(1^ ^

™ п-3 3 I ™ п-зКз I ™ Кп-^3

аТТ 2 +арТ „ гг +арр 2

0

р0Т0

^ = I

з=-N1

/а и(1) Р(1) + ,(1) СРз(1) - Р0 СКТп-з - Еп-)з 1к%зип-зГз ^ п-з ,

Су Су¥ Т0

Р0

' рзц

Тр —— + ТТ

N1

+ х

з=-N2

Т(1) Т(1) Т(1) р(1) р(1) р(1)

м п-з з I л» п-згз , ™ гп-^з

^ТТ 2 рТ р

рр р2

рп-з

Т(1)

Р0

0

//

СкТз(1) - Ез1)

' Р? + Т Т‘

Р Р0 Т

(1)

0 р0Т0 Р0 1У» 10 Р0 ^0

Система (3) решалась в [6, 9] в несжимаемой равновесной среде при условии (ап Яе >> 1 методом сращиваемых асимптотических разложений и численно в [7] при любых значениях (ап Яе. В [5] методом сращиваемых асимптотических разложений было получено решение, описывающее начальную стадию развития первичная нелинейная волна в неравновесном газе. Из этого решения и третьего уравнения системы (3) следует оценка скачка профиля скорости

в так называемом критическом слое:

17 0'

= —70—г 1ё0А,п1)

/%п (0 - с)

где 8с = (ис'аЯу113 - толщина критического слоя,

ис ^с ” ^ п_

с с 0- г§08с

К,с" =

''и' Л

7 с Тс

V /

3Р " (тт л1 Ъс"

(7с )2 с

1

. 16Тс7с".

с

— скачок фазы решений при переходе через критический слой,

__ 3p I hwTw ~ wc Уис

W __—

64 V a n Rec

Uc "

Tw +

M¥ <?2 (g¥_A„w)

TpTb

nW

1 + TC' Uc

16TCUc"

штрих означает дифференцирование по переменной у, индексом «С» обозначается значение функций при у = yC, а индексом «W» — при у = 0, Лп = anlbn.

2. Вторичная неустойчивость. Поскольку профиль скорости имеет большие гради-

112

енты (порядка tg0(an Re) ), [1, 6], то следует ожидать, что ПНВ сама неустойчива по отно-

шению к возмущениям с масштабом ~ 81 an+sRe, то есть порядка толщины критического слоя.

Для исследования устойчивости решений системы (3) будем искать решение системы (1) в виде р(х,у,z,t) = р0 (у) + р(1)(х,у,z,t) + p(2)(x,у,z,t) и т.д., где p(1)(x,у,z,t) определено в (2).

Линеаризуем систему (1) относительно возмущений р(2) и т.д., перейдя в систему координат, связанную с бегущей волной. В этой системе координат решения для ПВН имеют вид

#1

р(1) (х,у,z,t)= £ p(nX) (у)exp(inaxt)

n=-Nx

и т. д. то есть они периодичны по x , но не зависят от z и t. Последнее утверждение позволяет, следуя [10], для поиска величин р(2) и т.д. использовать метод Флоке, представляя соответствующие величины в ОВН в виде

N

р(2) (х,у,z,t) = exp(/8• ax + ibz) ^ р(п2) (у)ехр(ax + <5nt) (4)

n=-N 2

и т.д, где, вообще говоря, N2 > Ni, 8 — расстройка первичного волнового числа.

Подставим разложения (4) в систему (1) и снова, как и в разделе 1, соберем слагаемые при одинаковых Фурье - экспонентах. Тогда получим систему линейных обыкновенных дифференциальных уравнений для мод:

[»«n+5 (0 _ c ) _S n ) _ ibUQtge] U'n) + (U 0 )y v

(2)

+ ia

_ B

Tq An

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ia n+5«n2)++ibwn]

dy

Г,(2)

ia

I+5((f%0 _ c)_sn )_ ibUQtgS

_h_

Re

-(«n+5 + b2 )

U (2) + eN,,

M¥ dy

ia n+5un2) + ddy- + ibw(n]

dy

+ —V(2) An n

ian +5^0 _c)_ibUQtgq

_h_

Re

d 2 ~dp

’(« n+5 + b2)

v (2) + eN

[/■(Xn+s(0 _ c)_ ibUQtg6 + <5n ]w(n2) +(U0 )y tgqvn2) + ib

_ Bn

Tq An

i«,+5-;<2>+^+'Ч2)

dy

D

An

(5)

■ (2)

ia n+s(0 _ c )_ ibUQtg6 + <5 n

_h_

Re

dy

( 2+5 + b2 )

w(2) + eNw

с граничными условиями

и{п) (0) = ,{п) (0) = яп2) (0) = 0, ип2) (¥) = (¥) = яп2) (¥) = 0,

где выражения для NJ имеют структуру

N =- £

п=-N 2

^-.и™+л ^-и"'21+с -л21++о<% _,«±~+ян-,"“'

«У

«у

«у

а коэффициенты Крпи т.д. есть функции решений для первичной нелинейной волны,

Ап = -У0 + Г/«п+5 (О - с ) + бп - /Ь О0*801 ^0 , Вп = — + — + Г/ап+5 (О - с ) + <5п - /Ь О0*80] Х0 .

су¥ ср¥ су¥

В двухмерном случае (0 = 0) система уравнений (5), (6) с точностью до вида величин Ап и Вп совпадает с системой для нерелаксирующего равновесного газа [7], где т0 = 0, 5 = 0 и

Ап = Вп = 1 •

Аналогичные по форме уравнения получены в [3, 4] при анализе устойчивости двух - и трехмерных волн Толлмина-Шлихтинга в неравновесном газе. Поэтому для получения аналитических решений системы (5), (6) может быть использован тот же метод, впервые предложенный в [8].

Если ап+5 Яе >> 1, то согласно [3, 4, 8] фундаментальная система решений системы (5) может быть составлена из так называемых невязких решений {и, V, w} = {¥, Ф,Ж} и линейно независимых вязких решений {и,V,w} = {/3,фз,^}, а также и вязких тепловых решений, которыми согласно [8] при небольших сверхзвуковых скоростях можно пренебречь. Здесь использованы общепринятые в теории устойчивости течений обозначения.

Уравнения для определения невязких решений следуют из системы (5) и имеют вид:

ап +5 (0 Сп ) "(2) «

п «у

1 +

а П+5

)(2)

-(0 - (С)

У- Вп

г,(2)

/

2

\

1 + ~2~ ч а п+5 ,

- м¥ ~аП(с%0 - с, )2

1 «у

( 0 )у (¡70 - <*, )м¥ Вт+Т0 Т

пп «¥ пп

;(2)

а

п+5

1 + -

- М¥ А ( 0 - Сп )2

- = еч„

(7)

-(2) и -(2)

;-------------и, ;-

а

п+5

/б п + ьи0^0

где Сп = с + ‘°п^, Дп = Б-У¥В

/ап+5 (°0 Сп )

Ь (О) у

а

- + *80

п+5

"(2) = eN

а

- + *80

п+5

ап+5 ап+5 О0 С

Систему (7) при е << 1 будем решать методом Линштедта-Пуанкаре. Пренебрегая в исходном приближении слагаемыми в правой части, получаем общее решение первого уравнения

системы (7) в виде Ф(п0) = £1пф(°)(у) + ^2пф20п)(у) , где

ф((0) = ((0 - Сп) X и (у) £ а„"5 Н 2т (у), ф(20) = ( - сп) з„ (у) £ а,^5 ^2^+1 ( у ).

т=0 т=0

В этих рядах величины Хп, Нт, Кт определяются следующими выражениями:

у Д у (

Ь

Xп (у) = ехрГВ^Х, Н0 = 1, Н1 =} (°0 тСп)2 Xп (X)«X,

1 Вп У¥ 0 т0

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0п

н 2 = 1

(О - Сп)2

--м¥ А в,

К =

(О - с, )2

--м¥ А вп

Х п (Х)

К3 = 1

(О0 - Сп )2

К2 = | (О

0

А, К2

Вп X п ©

0 т0

0п

т0

«X, ...

-X п (Х)К1« X,

Величины Нт, Кт отличаются от соответствующих величин в нерелаксирующем газе наличием коэффициентов Ап, Вп и функции Хп(у).

В следующем по £ порядке теории возмущений первое уравнение системы (7) можно переписать в виде

*я+5 (0 Сп ) ф (1) И

(1) --

Иу

И ф(1)

( -С,))--(и0),

1+-

п+5

ф(1)-(0 -Сп)-=^~ф(1) 1 0 ЧБ

1+-

п+5

Частное решение этого уравнения имеет вид

у т(0)

5ф п (У ) = е

ф(0) (У ЛСІШХ) и ф (у )Г^ЮМХ) и X

ф2п (у)0 гГ (X) ^(у)0 гГ (X) ^

(8)

где

Ип (Х) = -

"і -^л + *п+5

- м¥ А ((0 - Сп )2 .

N, У() =ф(0„)

ф("ф0) Иу 2п Иу

а общее решение первого уравнения системы (7) с точностью до слагаемых порядка е1 запишется так:

ФП (у) = СшЧССУ) + 02п [ф2°п)(У) + 8Фп (у)] . (9)

Для поиска вязких решения системы (6) введем переменную V =

\2/3

х(ап+5 Яе )13, где значение ус определяется условием и0 = с . В нулевом порядке по параметру

_1/3

(<ХИ +5 Яе) первые два уравнения системы (8) сводятся к виду

И 4ф(0) И 2ф(0) Р

ф_0-

и 0 - сп

3 у Р0 - Сп

N-1/3

л

Иу1

(10)

Решение первого уравнения системы (10), убывающее на бесконечности, приведено в [8] и записывается соотношением

й’=1 <* v\4iH I1/11

!«)3/2

И V,

(11)

где Н(3 — функция Ханкеля порядка 1/3.

Вязкие и невязкие решения связаны друг с другом. Эта связь следует из граничных условий на поверхности пластины и для моды с номером п сводится к виду [8]

фп (0) _ф3„ (0)

(0) /3п (0)'

С одной стороны, из (10), (11) следует при у = 0 условие

ф3п (0) _ІР(г)(1 + 1)Сл

/3п (0)

где — функция Титьенса,

> _ 3ц1/2Рш ' У Сп - и0 2с1/2 і

л

ИХ-1, ^ _-С(у _ 0) _

3 7 Сп - Р

N.2/3

и X

'п 0

С другой стороны, из второго уравнения системы (7), (8) и (9) следует

(«п+5 Яе)

1/3

(12)

(13)

фпш '

Тш фШ + Сп м2ршВ^- - Т0 (0)м¥ ^-Є^

фпШ БпШ БпШ

Чп (0) _ _±_

фп (0) ап+5

где из (9) получаем отношение фпШ '/фпШ

к +«п+5у

- м

2 АіШ

-1

Б,

пШ

(14)

а ф'

,(0)

ау

У=1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

У=1 _

Фп (1)

аФШ + С2п

ау

У=1

О,

1п

а<$> + а §Ф п

ау у=1 ау у=1

С + О1 (ф20п) (0)+§Ф п (0))

О1п

-1

. (15)

Получим отношение О2п/О1п. Для возмущений, распространяющихся относительно внешнего потока с дозвуковой фазовой скоростью в предположении однородности набегающего потока, должно выполняться на границе пограничного слоя условие [8]

аФ ". + ^Фп (1) = 0,

у=1

ау

где Фп = ап+5 11 - М» А( )(1 - Сп)2 , М = М¥оо80. Тогда из (15) следует

Вп (»)

О

О,

2п

1п

а ф'

ау

+ ^п ф((0)(1)

у=1

а ф'

ау

-1

а 8ф,

у=1

ау

у=1

+ ^п (ф20п)(1) + §Фп (1))

Подставляя (15) в (14) с учетом этих выражений, в пределе (ап+5 << 1) получаем соотношение для определения собственных значений:

= 1 +-

70(0)

аФ(0)

ау

-^«ф(0)(1)

у =1

-Ыи (0) . (16)

(1 + 1)^(г) а„+5с„ (и0)(0) ф +а8фп + ^ (ф20)(1) + 8Фп(1))

ау ау Л п' 2 п '

* у=1 ^ у=1

Полагая 1 = 1(0) + 51, Сп = С(0) +5Сп, 1 = 1(-п) и замечая, что 1(0) определяется урав-

нением

- = 1 +

Т)(0)

((0) +1) (г) <*п+5сп0) (и0 )у (0)

а ф'

ау

+^пФ10)(1)

у=1

а ф

ау

-1

+ ^пф20п)(1)

у=1

решение которого известно [3, 8], для величины бп в соответствии с методом Линштедта-Пуанкаре получаем соотношение

<5п = 5сп =

70(0)

а 5Ф п

ау у=1

Ф)

ау у=1

+ ^п5Фп (1) + ^пф(0)(1)

- + сп0)N (0)

«п+5(и0)у (0)

. (17)

[ г (сг)]

3

— + 2

С(0) у), (0) N-1/2 2 С(°)3/2

-Г0ах-зд

I (спо) - и0 )аX

Выше указывалось, что скорость ^(1) терпит скачок порядка (ап+5 Яе) 1/2, что и приводит к высокочастотной вторичной неустойчивости волны. Поэтому для оценки величины инкремента вторичной неустойчивости в слагаемых ~ 5Ф п достаточно сохранить члены пропорциональные а^п1}/ ау . Выделяя мнимую часть выражения при Ь ~ 1 [7], ап+5 << 1, получим выражение для инкремента вторичной неустойчивости Г п = ап +5^[бп ]:

с(иш'Хп (1)'

Вп У-

М» Ап

К] (1) + Тш-^В - К:(Х)

(1)Вп

[ г (Г )]■

4

Вп У»

Хп (Х)(и0 (X)- -п У(0) (X)

а X

(18)

В низкочастотном пределе ап+5Т0 << 1 коэффициенты Ап = су0 / су», Вп = сР0 / сР» и Бп действительна!, а выражение для действительной части функции Нп (X) принимает вид

1 +

®и+5

-M¥ A (о - ^ )2

Tq^

у В.

s=-№, а2

1 +

a2+5

dw^L

dy

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Величина инкремента определяется амплитудой г-компоненты ПВН

н,(1) и степенью неравновесности 5. Зависимость инкремента от 5 и н,(1) при ап+5 = 0,1 приведена на рис. 2. Приведенные зависимости инкремента от н,(1) и п качественно совпадают с полученными в [6, 7] для равновесной несжимаемой среды. Угол 0 соответствует углу распространения наиболее опасных первичных возмущений малой амплитуды, и, как показано в [4], слабо падает с ростом степени нерав-новесности, причем 0(5=0) » 56°, [6, 11].

Р и с. 2. Зависимость инкремента неустойчивости наиболее неустойчивой в зависимости от степени неравновесности 5 и амплитуды г - й проекции

скорости течения w

,(1)

10.

11.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Жигулев В. Н., Тумин А. М. Возникновение турбулентности. Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1987. 282 с.

2. Bertolotti F. P. The influence of rotational and vibrational energy relaxation on boundary-layer stability // Journal of fluid mechanics, 1998. Vol. 372. P. 93-118.

3. Молевич Н. Е. Асимптотический анализ устойчивости плоскопараллельного пограничного слоя сжимаемого релакси-рующего газа // Известия РАН. МЖГ,

1999. № 5. С. 82-87.

Завершинский И. П., Кнестяпин В. Н. Устойчивость трехмерных возмущений малой амплитуды в неравновесном сжимаемом пограничном слое // ТВТ, 2007. Т. 45, № 2. С. 1-8.

Завершинский И.П, Коган Е.Я., Кнестяпин В.Н. Нелинейный критический слой в неравновесном газе // ТВТ,. 2007. Т. 45, № 4. С. 243--247.

Жигулев В. Н., Киркинский А. И., Сидоренко Н. В., Тумин А. М. К вопросу о механизме вторичной неустойчивости и его роли в процессе возникновевозникновения турбулентности // Аэромеханика. Сб. науч. тр. М.: Наука, 1976. С. 118-140.

Koch W., Bertolotti F. P., Stolte A., Hein S. Nonlinear equilibrium solutions in a three-dimensional boundary layer and their secondary instability // Journal of fluid mechanics, 2000. No. 406. P. 131-174.

ЛиньЦ. Ц. Теория гидродинамической устойчивости. М.: ИЛ, 1958. 196 с.

Benney D. J., Bergeron R. F. A new class of nonlinear waves in parallel flows // Stud. Appl. Math., 1969. Vol. 48, No. 2. P. 181-193.

Herbert T. Secondary instability of boundary layers // Am. Rev Fluid Mech., 1988. Vol. 20. P. 487-526.

Гапонов С. А., Маслов А. А. Развитие возмущений в сжимаемых потоках. Новосибирск: Наука, 1980. 144 с.

Работа поддержана грантом РФФИ (проект 07-01-96608) и аналитической целевой программой «Развитие научного потенциала высшей школы» (2006 - 2008 гг.).

Поступила 25.09.2006 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.