Турбулентность в сверхзвуковом анизотропном потоке газа

22 Ноября 2022

Авторы: Молчанов Александр Михайлович, Янышев Дмитрий Сергеевич, Тушканов Алексей Сергеевич (МАИ)

Докладчики: Тугазаков Ренат Ямилович, Жаров Владимир Алексеевич (ЦАГИ)

Тезисы доклада "Турбулентность в сверхзвуковом анизотропном потоке газа" 

Имеются десятки работ, посвященных изучению ламинарно-турбулентного перехода в дозвуковых и сверхзвуковых течениях газа при обтекании плоской пластины. Авторы большинства этих работ, полученных экспериментальным путем или численным моделированием течения газа в рамках уравнений Навье—Стокса, стремятся подтвердить теоретические результаты, полученные в слабо нелинейном подходе в рамках теории гидродинамической неустойчивости. Основной вывод, полученный в теоретических работах, заключается в том, что в рамках слабо нелинейного подхода наибольший нелинейный вклад в развитие неустойчивых возмущений в сдвиговых течениях должно давать резонансное трехволновое взаимодействие. То есть на нелинейной стадии развития возмущение растет, как правило, взрывным образом. Слабо нелинейный же подход в пространстве частот описывает возникновение градиентной катастрофы, которая может привести к переходу. Но саму картину перехода реального течения можно описать только в нелинейной постановке. Этому и посвящена данная работа, где на основе результатов прямого численного моделирования уравнений Навье—Стокса подтверждены теоретические результаты, полученные в рамках слабо нелинейной модели развитого пограничного слоя для обтекания узкой пластины. Кроме того, в работе получено одно из основных положений развитого турбулентного пограничного слоя, полученного в эксперименте: частота образования берстов — выбросов газа с поверхности пластины. На основе материалов численного счета проведен анализ потери устойчивости вязкого подслоя турбулентного потока, в результате которого реализуется резонансное трехволновое взаимодействие. Описан механизм образования берстов и реализации стохастического турбулентного движения в анизотропной среде.