ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ СО СВЕРХЗВУКОВЫМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ НА ПЛОСКОЙ ПЛАСТИНЕ

Шубин К. В.; Чувахов П. В.

doi:10.31857/S102470842260066X

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ СО СВЕРХЗВУКОВЫМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ НА ПЛОСКОЙ ПЛАСТИНЕ

Authors: Шубин К.¹, Чувахов П.¹^,2
Affiliations:
1. Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
2. Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского
Issue: No 6 (2023)
Pages: 3-13
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/1024-7084/article/view/231712
DOI: https://doi.org/10.31857/S102470842260066X
EDN: https://elibrary.ru/WJQYDL
ID: 231712

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

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.

Keywords

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

About the authors

К. Шубин

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Author for correspondence.
Email: ottdimile@mail.ru
Россия, Долгопрудный

П. Чувахов

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского

Author for correspondence.
Email: pavel_chuvahov@mail.ru
Россия, Долгопрудный; Россия, Жуковский

References

Гапонов С.А., Маслов А.А. Развитие возмущений в сжимаемых потоках. M.: Наука, 1980. 134 с.
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.
Bushnell D.M. Notes on Initial Disturbance Fields for the Transition Problem, Springer-Verlag, Berlin, 1990. V. 1. P. 217–232
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.
Stetson K.F. Nosetip Bluntness Effects on Cone Frustrum Boundary-Layer Transition in Hypersonic Flow // AIAA Paper. 1983. P. 83–1763.
Pate S.R. Effects of wind tunnel disturbances on boundary-layer transition with emphasis on radiated noise: A review // AIAA Paper. 1980. № 80-0431.
Чувахов П.В., Погорелов И.О. Источники турбулентности на прямом крыле сверхзвукового пассажирского самолета. // Математическое моделирование. 2022. Т. 34. № 8. С. 19–37.
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
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.
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
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
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
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
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
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
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.
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.
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]
Федоров А.В., Хохлов А.П. Возбуждение неустойчивых мод в сверхзвуковом пограничном слое акустическими волнами // Изв. АН СССР. МЖГ. 1991. № 4. С. 67–74.
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.
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).