ИСТИНА

Тепловой поток в стенку при сверхзвуковых скоростях обтекания определяется разностью между равновесной температурой стенки и действительной температурой поверхности. При обработке результатов термогазодинамических экспериментальных исследований различными авторами вместо измеренной равновесной температуры стенки используется либо её теоретическое значение для пластины (когда исследуется безотрывное обтекание тел простой формы), либо температура торможения (когда исследуется обтекание, сопровождающееся отрывом пограничного слоя). В любом случае возникают существенные погрешности при последующем определении величины коэффициента теплоотдачи. Определение влияния отрывных течений на равновесную температуру стенки также важно при исследовании возможностей повышения эффективности устройства безмашинного энергоразделения потоков (трубы Леонтьева). Количество передаваемого через стенку тепла в данном устройстве определяется коэффициентом теплопередачи и равновесной температурой стенки, обтекаемой сверхзвуковым потоком. Любое внесение конструктивных изменений в сверхзвуковой канал устройства энергоразделения с целью интенсификации теплоотдачи сопровождается образованием скачков уплотнения и локальных отрывных зон. Увеличение коэффициента теплоотдачи в области взаимодействия пограничного слоя со скачком уплотнения дополнительно интенсифицирует теплообмен. Но изменение равновесной температуры также оказывает влияние на величину теплового потока. Экспериментальные исследования проводились в сверхзвуковой аэродинамической трубе непрерывного действия с возможностью теневой визуализации течения и бесконтактной фиксации температурных полей. На первом этапе исследовалось влияние отрывного течения на равновесную температуру стенки в области взаимодействия падающего скачка уплотнения с пограничным слоем. На следующем этапе рассматривалось отрывное течение на пластине за ребром, расположенным перпендикулярно направлению потока. В работе представлены распределения равновесной температуры стенки, чисел Маха и коэффициентов восстановления температуры вдоль пластины. Получено, что равновесная температура стенки повышается до 2% в области взаимодействия скачка уплотнения с пограничным слоем на пластине. При этом коэффициент восстановления температуры меняется в пределах 3% в области взаимодействия. В отрывной области за ребром равновесная температура стенки уменьшается до 3.5% в сравнении с безотрывным обтеканием пластины при одинаковом локальном числе Маха в потоке. Уменьшение коэффициента восстановления температуры при отрывном течении составило до 10% в отрывной области в диапазоне исследованных чисел Маха от 2 до 3. Результаты позволяют сделать вывод о том, что отрывное течение, приводя к уменьшению коэффициента восстановления, тем самым повышает эффективность устройства безмашинного энергоразделения потоков. Работа выполняется при поддержке грантов РФФИ №13-08-00084, №14-08-31624.