Турбулентный пограничный слой на пластине в сверхзвуковом потоке. Асимптотическая структура и законы подобия.НИР

Turbulent boundary layer on a plate in supersonic gas flow. Asymptotic structure and similarity laws.

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Турбулентный пограничный слой на пластине в сверхзвуковом потоке. Асимптотическая структура и законы подобия.
Результаты этапа: Для до- и сверхзвукового турбулентного пограничного слоя установлены законы подобия, которые позволяют представить профили скорости и температуры в пристеночной области в потоке сжимаемого газа через профили этих величин в несжимаемом пограничном слое. Рассматриваются все возможные случаи теплопередачи на обтекаемой поверхности~--- охлаждаемая, теплоизолированная и нагреваемая стенка. Законы подобия получены как точные асимптотические решения уравнений Рейнольдса. Малый параметр теории~--- число Маха, вычисленное по динамической скорости и энтальпии газа на стенке. Главный член асимптотики для профиля скорости соответствует известной формуле Ван Дриста. Однако полученное решение содержит еще дополнительные слагаемые порядка единицы, что объясняет расхождение формулы Ван Дриста с экспериментальными данными. Аналогичную структуру имеет закон стенки для температуры, который для сжимаемого течения сформулирован впервые. Кроме постоянной Кармана и турбулентного числа Прандтля в логарифмической области, известных для течения несжимаемой жидкости, полученные соотношения содержат три новые универсальные константы, которые не зависят от молекулярных свойств и отношения теплоемкостей газа. В дальнейшем эти постоянные будут определены путем сопоставления с экспериментальными данными.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Турбулентный пограничный слой на пластине в сверхзвуковом потоке. Асимптотическая структура и законы подобия.
Результаты этапа: Для до- и сверхзвукового турбулентного пограничного слоя на пластине при нулевом продольном градиенте давления в случае, когда температурный фактор имеет порядок единицы (умеренные числа Маха набегающего потока), дано полное описание течения в терминах законов подобия для основных гидродинамических и тепловых величин. Установлены законы стенки для профилей скорости и температуры и законы дефекта скорости и температуры для внешней области пограничного слоя, а также законы подобия для рейнольдсовых напряжений, турбулентного потока тепла, среднеквадратичной пульсации температуры. Получены законы трения и теплопередачи и аналитические выражения для коэффициентов восстановления и аналогии Рейнольдса. Все соотношения являются точными асимптотическими решениями уравнений Рейнольдса для сжимаемого газа. Кроме констант, известных для течения несжимаемой жидкости (постоянная Кармана, турбулентное число Прандтля в логарифмической области и др.), полученные выражения содержат три новые универсальные постоянные, которые будут определены путем сопоставления с экспериментальными данными.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Турбулентный пограничный слой на пластине в сверхзвуковом потоке. Асимптотическая структура и законы подобия.
Результаты этапа: Для до- и сверхзвукового турбулентного пограничного слоя на пластине при нулевом продольном градиенте давления в случае, когда температурный фактор имеет порядок единицы (умеренные числа Маха набегающего потока), дано полное описание течения в терминах законов подобия для основных гидродинамических и тепловых величин. Рассмотрены все возможные случаи теплопередачи на обтекаемой поверхности - охлаждаемая, теплоизолированная и нагреваемая стенка. Малый параметр теории - число Маха, вычисленное по динамической скорости и энтальпии газа на стенке. Установлены законы стенки для профилей скорости и температуры как точные асимптотические решения уравнений Рейнольдса. Главный член асимптотики для профиля скорости соответствует известной формуле Ван Дриста. Однако полученное решение содержит еще дополнительные слагаемые порядка единицы, что объясняет расхождение формулы Ван Дриста с экспериментальными данными. Аналогичную структуру имеет закон стенки для температуры, который для сжимаемого течения сформулирован впервые. Кроме постоянной Кармана и турбулентного числа Прандтля в логарифмической области, известных для течения несжимаемой жидкости, полученные соотношения содержат три новые универсальные константы, которые не зависят от молекулярных свойств и отношения теплоемкостей газа. Универсальные постоянные определены путем сопоставления с экспериментальными данными. Установлены законы дефекта скорости и температуры для внешней области пограничного слоя, а также законы подобия для рейнольдсовых напряжений, турбулентного потока тепла, среднеквадратичной пульсации температуры. Получены законы трения и теплопередачи и аналитические выражения для коэффициентов восстановления и аналогии Рейнольдса.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".