Экспериментальные исследования развития вихрей Тейлора-Гертлера на выпуклой поверхности изогнутой пластины, движущейся по криволинейной траектории

Abstract

Представлены результаты экспериментальных исследований развития вихрей Тейлора-Гертлера в пограничном слое, формирующемся на выпуклой стороне криволинейной пластины, которая движется вдоль круговой траектории. Приведено подробное описание экспериментальной установки. Для визуализации процесса и получения количественной информации в работе использовался метод импульсной генерации водородных микропузырьков, что позволило регистрировать несколько линий микропузырей, находящихся на разных расстояниях от передней кромки пластины. В результате анализа процесса формирования вихрей в трех плоскостях относительно поверхности пластины установлено, что возникающие возмущения действительно являются продольными вихрями, картины распределения микропузырьков полностью соответствуют известным представлениям о кинематике изучаемых вихрей. Установлено, что в изучаемом диапазоне скоростей наблюдается линейное развитие вихрей Тейлора-Гертлера. Предлагается использовать искусственный способ ускорения процесса формирования продольных вихрей с помощью установки тонкой проволоки по размаху пластины. Предложен метод расчета проволочного "турбулизатора'', позволяющий перемещать точку потери устойчивости вверх по потоку.

Представлено результати експериментальних дослiджень розвитку вихорiв Тейлора-Гертлера в примежовому шарi, що формується на опуклiй сторонi криволiнiйної пластини, яка рухається уздовж кругової траєкторiї. Наведено докладний опис експериментальної установки. Для вiзуалiзацiї процесу i одержання кiлькiсної iнформацiї в роботi використався метод iмпульсної генерацiї водневих мiкробульбашок, що дозволило реєструвати кiлька лiнiй мiкробульбашок, якi перебувають на рiзних вiдстанях вiд переднього краю пластини. Аналiз процесу формування вихорiв у трьох площинах щодо поверхнi пластини показав, що збурення, якi виникають, дiйсно є поздовжнiми вихорами, картини розподiлу мiкробульбашок повнiстю вiдповiдають вiдомим представленням про кiнематику дослiджуваних вихорiв. Показано, що в дослiджуваному дiапазонi швидкостей спостерiгається лiнiйний розвиток вихорiв Тейлора-Гертлера. Пропонується використовувати штучний спосiб прискорення процесу формування поздовжнiх вихорiв за допомогою встановлення тонкого дроту за розмахом пластини. Запропоновано метод розрахунку дротового "турбулiзатора'', використання якого дозволяє перемiщувати мiсце втрати стiйкостi вгору за потоком.

The results of the experimental investigations of development of Taylor-Goertler vortices in a boundary layer arising on convex side of curved plate, that moves along circular trajectory, are presented. Detailed description of the experimental equipment is given. The pulse method of hydrogen microbubbles generation was used for visualization. This allows to take a photographic record of several lines of microbubbles located on different distances from the leading edge of plate. Analysis of the process of vortex forming shows that arising perturbations are really streamwise vortices, the pattern of the distribution of microbubbles completely correlates with elaborated understanding about kinematics of streamwise vortices. It is shown that linear development of Taylor-Goertler vortices takes place for the given interval of velocity. Artificial method for acceleration of vortex forming with using the installation of thin wire in spanwise direction is proposed. The method of estimation of the parameters of wire "turbulizator'' that allows to shift the point of loss stability upstream is described.