ИСТИНА

При сверхзвуковом обтекании каверны (выемки) на поверхности тела в зависимости от отношения длины L каверны к ее глубине h реализуются, так называемые, «открытая» или «замкнутая» схемы отрывного течения в каверне [1]. Если L/h меньше некоторого критического значения, возникает открытая схема, отрывное течение занимает всю каверну. При больших значениях L/h в каверне существуют две изолированные области отрыва. Первая область отрыва (область разрежения) образуется за уступом, расположенным по потоку. Вторая область отрыва (область сжатия) образуется перед задним уступом, расположенным навстречу потоку. При сверхзвуковом обтекании осесимметричных тел с кольцевой каверной под углом атаки из-за взаимного влияния наветренного и подветренного потоков реализуется более сложная структура течения. Обсуждаются результаты экспериментального исследования трехмерного обтекания сверхзвуковым потоком модели осесимметричного тела с кольцевой каверной под углом атаки. Экспериментальная модель представляла собой цилиндрический корпус диаметром 64 мм, снабженный коническим наконечником с углом раствора 40 градусов, на поверхности цилиндра на расстоянии 14 мм за конусом выполнен кольцевой вырез прямоугольного сечения глубиной h=9.5 мм. Протяженность каверны варьировалась в диапазоне L/h=6-16. В весовых испытаниях общая длина модели была равна 304 мм. Эксперименты проводились в аэродинамической трубе А-8 НИИ механики МГУ при числе Маха М=2.5 и числе Рейнольдса Re=2.34x106, вычисленном по диаметру цилиндрического корпуса модели, угол атаки менялся непрерывно в диапазоне α=0-16 град. Для визуализации структуры течения использовался теневой прибор ИАБ–451. Весовые измерения осуществлялись с использованием штатных аэромеханических весов. Для измерения давления использовались пьезоэлектрические преобразователи давления типа MP3H6115A, диапазон измерения 15-115 кПа, максимальная ошибка измерения ±1.5 кПа. В диапазоне L/h=12÷13 при запуске трубы (установочный угол атаки α≈0 град.) возникала либо открытая, либо замкнутая схема обтекания каверны. При α=2÷4 град. первоначально замкнутая схема обтекания каверны скачком менялась на открытую схему. Смена режима обтекания сопровождалось резким снижением силы сопротивления модели и величины давления перед задним уступом каверны. При возврате к малым углам атаки открытая схема обтекания каверны сохранялась. На установочном угле атаки при L/h<12 возникала открытая, а при L/h>13 – закрытая схема обтекания каверны. Эти схемы обтекания сохранялись после возврата на нулевой угол атаки при любых отклонениях модели. С увеличением угла атаки при α>5 град. для всех L/h формировалась комбинированная схема обтекания, имеющая черты замкнутой схемы на наветренной стороне и открытой схемы на подветренной стороны каверны. Перестройка структуры обтекания начиналась с наветренной или подветренной стороны модели в зависимости от начальной схемы обтекания. В области перестройки течения визуально и по результатам измерения давления обнаружен гистерезис. Литература 1. П. Чжэн. Отрывные течения. Том 2. – М: Изд-во Мир, 1973, 280 с. Работа выполнена в рамках проектов РФФИ 12-01-00985 и 13-01-00966.