Экспериментальное исследование структуры течения сверхзвуковой струи при наличии продольных вихрей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.05, кандидат физико-математических наук Киселев, Николай Петрович

• Киселев, Николай Петрович
• кандидат физико-математических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Киселев, Николай Петрович

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ОБЗОР РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ

СМЕШЕНИЯ В СДВИГОВЫХ ТЕЧЕНИЯХ.

1.1 Методы интенсификации процессов смешения в сверхзвуковых струях.

1.2 Пространственная структура течения в слое смешения сверхзвуковой струи.

1.3 Постановка задачи.

Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

2.1 Вертикальная струйная установка ИТПМ СО РАН.

2.2 Струйный модуль гиперзвуковой аэродинамической трубы Т-326 ИТПМ СО РАН.

2.3 Автоматизированная система сбора и обработки экспериментальных данных.

2.4 Методика сбора и обработки экспериментальных данных.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3 СТАЦИОНАРНАЯ СТРУКТУРА СВЕРХЗВУКОВЫХ

СТРУЙ.

3.1 Структура течения в начальном участке сверхзвуковой неизобарической струи.

3.2 Экспериментальное исследование структуры сверхзвуковой струи при изменении геометрии входного участка сопла.

3.3 Влияние кривизны линий тока на интенсивность продольных вихрей в слое смешения сверхзвуковых струй.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4 ГЕНЕРАЦИЯ ПРОДОЛЬНЫХ ВИХРЕЙ В СЛОЕ СМЕШЕНИЯ

СВЕРХЗВУКОВОЙ СТРУИ.

4.1 Экспериментальное исследование генерации продольных вихрей с помощью стационарного искусственного единичного возмущения.

4.2 Влияние различного количества искусственных микронеровностей на структуру сверхзвуковой струи.

4.2.1 Экспериментальные данные для сверхзвуковой недорасширенной струи Ма= 1.

4.2.2 Экспериментальные данные для сверхзвуковой перерасширенной струи Ма= 2.

4.3 Эксперимент с микрогофрированной поверхностью сопла.

4.4 Эксперимент с микроструей на начальном участке сверхзвуковой струи.

Выводы к главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальное исследование структуры течения сверхзвуковой струи при наличии продольных вихрей»

Изучение развития продольных вихревых структур было начато с того, что на шлирен-фотографиях сверхзвуковых недорасширенных струй видны чередующиеся продольные полосы. Причина их возникновения не была ясна.

Впервые возникновение продольных вихрей в области присоединения струи к внутренней поверхности канала было замечено при исследовании процесса истечения осесимметричной сверхзвуковой струи в соосный цилиндрический канал с внезапным расширением [1]. При трактовке результатов наблюдений высказана гипотеза о том, что «основной причиной образования продольных вихрей является потеря устойчивости пограничного слоя при резком его повороте, когда нарушается равновесие между центробежными силами и силами давления». Продольные вихревые структуры наблюдались также в зоне взаимодействия сверхзвуковой струи с жидкой поверхностью [2].

После чего с помощью приемника полного давления (трубки Пито) проведены измерения азимутального распределения давления в области, заключенной между висячим скачком и границей струи [3]. Эту область принято называть слоем смешения струи. В этой области сверхзвуковой струи происходит основной массообмен газа, истекающего из сопла и окружающим воздухом. В результате проведенных исследований выявлена существенная неоднородность в распределении давления в виде чередующихся пиков и впадин и выдвинута гипотеза о том, что эти полосы ассоциируются с вихрями типа Тейлора-Гертлера [4]. Вихревое движение усиливает массообмен струи с внешней средой, существенно изменяет азимутальные и радиальные распределения полного давления и числа Маха, а также оказывает влияние на конфигурацию границы струи. Недостаточная изученность обсуждаемых вопросов приводит к необходимости дальнейших исследований условий возникновения и трансформации трехмерных возмущений в слое смешения сверхзвуковой недорасширенной струи.

Азимутальные неоднородности проявляются в струях, истекающих из сопел разных размеров при различных газодинамических параметрах, что свидетельствует о достаточно широкой распространенности этого явления в струйных течениях. Изучение спектрального состава естественных возмущений, проведенное впервые [33] показало, что азимутальные неоднородности представляют собой суперпозицию разномодовых спектральных составляющих. Наблюдается затухание спектральных составляющих с большими волновыми числами, что связывается как с процессами укрупнения вихрей, так и с возможной диссипацией, физический механизм которой пока не изучен. Течение в области слоя смешения струи неустойчивое [79]. Эту неустойчивость принято называть неустойчивостью Тейлора - Гёртлера.

В работе дальнейшем подтверждена гипотеза о существовании продольных вихрей Тейлора - Гёртлера в слое смешения сверхзвуковой недорасширенной струи [5]. Особенность развития продольных вихрей в пространственном слое смешения струи заключается в том, что при увеличении расстояния от среза сопла происходит их укрупнение.

Необходимо отметить, что в это время работ по данной тематике практически не было. В работах [3,5,7] впервые были обнаружены продольные вихри Тейлора - Гёртлера в слое смешения начального участка сверхзвуковой недорасширенной струи, истекающей в затопленное пространство (воздух) при больших числах Рейнольдса.

Позднее продольные вихревые структуры также были обнаружены при помощи визуализации лазерным ножом в поперечных сечениях струи [5,6]. Для разреженных струй явление образования трехмерных особенностей на границе струи было подтверждено в работе [9] при визуализации течения с использованием явления флюоресценции.

Сверхзвуковая недорасширенная струя на начальном участке имеет максимальную кривизну линий тока, способствующую формированию продольных вихрей Тейлора-Гёртлера и если внести некоторое начальное контролируемое возмущение в струю, то оно будет способствовать усилению возмущений данного типа. На выходе в развитом слое смешения струи возникнут продольные вихри с заданной амплитудой и определенным спектральным составом. Начальное возмущение будет играть существенную роль в формировании продольных вихревых структур в слое смешения струи. Это позволило бы управлять процессами смешения в струе.

Данные факты позволили провести ряд работ по изучению структуры продольных вихрей с помощью искусственных микронеровностей, расположенных на внутренней поверхности сопла. Работы выполнены на вертикальной струйной установке в ИТПМ им. С.А. Христиановича СО РАН на сопле с микронеровностями в виде крупинок сферической формы диаметром 150 мкм, нанесённых на внутреннюю поверхность вблизи среза сопла на расстоянии 0,6-1 мм от его среза [10]. Проведены подробные измерения азимутальных распределений давления в продольных сечениях струи при различных степенях нерасчетности струи /уРд= 1.3, 1.71, 1.95, Ра -давление на срезе сопла, Ph- давление в окружающей среде и числа Рейнольдса, соответствующие этим нерасчетностям, вычисленные по диаметру среза сопла Red\06= 1.3, 1.71, 1.95. Получена зависимость относительной толщины слоя смешения 5' на границе струи от продольного расстояния х'. На срезе сопла пограничный слой можно считать ламинарным. Это основано на анализе данных по измерению числа Рейнольдса перехода от ламинарного режима течения к турбулентному равное (2-5)-10 [11]. Следовательно, переход происходит в слое смешения сверхзвуковой струи за счет развития стационарных возмущений в виде продольных вихрей Тейлора - Гёртлера, в котором и происходит дальнейший переход к турбулентному течению. В работе было подтверждено утверждение о существенной роли влияния начальных возмущений в виде шероховатости сопла на формирование и развитие продольных вихрей в начальном участке сверхзвуковой неизобарической струи на основе анализа спектральных характеристик. Но проблема заключалась в том, что продольные вихревые структуры, генерируемые микронеровностями, имели малую величину по размеру и не были явно выражены. Причина заключалась в большом уровне возмущений, вносимых инструментальной шероховатостью сопла и кривизной линий тока струи, которые должны при определенных обстоятельствах формировать интенсивные продольные вихри Тейлора-Гёртлера.

Исследование дозвукового слоя смешения при наличии существенных начальных трансверсальных возмущений, вводимых в поток с помощью дольчатого смесителя, выполнено в работе [12], где дан подробный анализ формирования и развития продольных вихрей б дсззуконом слое смешения. В [И] показано, что интенсивность продольных вихрей быстро уменьшается с удалением от источника генерации продольных структур.

Неустойчивость вихрей гертлеровкого типа существует и в дозвуковых течениях [95]. Причиной возникновения неустойчивости Тейлора-Гертлера в таких течениях является невязкий локальный механизм, обусловленный перегибами в мгновенных профилях средней скорости как в нормальном (варикозная мода) так и трансверсальном (синусоидальная мода) направлении.

В последнее время в работе [13] было показано чёткое влияние контролируемых стационарных возмущений на структуру струи. В этой работе была сделана попытка ответа на вопрос, что является определяющим фактором в процессе возникновения продольных вихрей в слое смешения сверхзвуковой струи - шероховатость на срезе сопла или кривизна линий тока. Была выполнена оценка роли несовершенства изготовления сопла и сделано утверждение о том, что хотя кривизна может привести к пространственному усилению трехмерных возмущений в слое смешения струи, но. это условие не может повлиять существенным образом на динамику их развития. Однако спектрального анализа формирования этих возмущений не было.

-10В работах [14-16] установлено, что шероховатости и локальные микронеровности внутренней поверхности сопла существенно влияют на процесс формирования азимутальных неоднородностей в слое смешения высокоскоростной струи. Физический механизм развития продольных вихрей в слое смешения определяется процессами, описываемыми в рамках теории гидродинамической устойчивости сдвигового течения, а также дополнительными факторами, обусловленными наличием кривизны линий тока на границе сверхзвуковой недорасширенной струи.

Таким образом, попытки ввести искусственные возмущения в виде шероховатости контролируемой величины, предпринимаемые ранее, указывали на существенное влияние естественной шероховатости сопла при формировании продольных вихревых структур в слое смешения сверхзвуковой струи.

Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию структуры течения в слое смешения сверхзвуковой струи и поиску наиболее приемлемых способов воздействия на струю с целью генерации продольных вихревых структур.

Были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработаны методики измерения радиальных и азимутальных распределений давления. Создана система автоматизированного сбора данных на основе многофункциональной платы Ас1уап1ес11, включающая в себя азимутально-радиальный координатник, с блоком управления, позволяющий проводить измерения в струе по трем координатам продольной х, радиальной г и азимутальной ф, сопряженным с персональным компьютером. Изготовлены новые сопла с высоким качеством внутренней поверхности и числом Маха на срезе Ма= 1 и 2.

2. Уточнена стационарная структура сверхзвуковых струй Ма= 1 и 2. Определена толщина слоя смешения и создана методика экспериментального определения кривизны линий тока.

3. Проведены экспериментальные исследования структуры сверхзвуковой недорасширенной струи Ма= 1.0 при изменении входного участка сопла и показано влияние нарастания толщины слоя.

4. Формирование продольных вихревых структур в слое смешения сверхзвуковой недорасширенной струи при наличии следующих типов стационарных контролируемых искусственных возмущений: микротабов, микрогофров и микроструй.

5. Проведено сопоставление полученных экспериментальных данных для сопла с микротабами, микрогофрами и микроструями с целью нахождения оптимальных способов воздействия на слой смешения сверхзвуковой струи. Научная новизна работы состоит в том, что в ней:

1. Исследована структура сверхзвуковой струи при наличии контролируемых искусственных возмущений и показано, что наиболее перспективным способом воздействия являются микроструи.

2. Отработаны различные способы генерации продольных вихревых структур в слое смешения струи с помощью искусственных возмущений различного типа, таких как микротабы, микрогофры и микроструи.

3. Проведены параметрические исследования влияния числа одинаковых микротабов на генерацию и развитие продольных вихрей в слое смешения струи. Выполнен спектральный анализ стационарных искусственных возмущений контролируемой величины, вводимых в поток.

На защиту выносятся:

- методика экспериментального исследования структуры сверхзвуковых неизобарических струй;

- результаты экспериментального исследования влияния искусственных возмущений на формирование продольных вихрей в слое смешения сверхзвуковой струи.

Диссертация состоит из четырёх глав.

-12В первой главе описана актуальность изучения образования продольных вихревых структур в струе. Проведен обзор результатов исследований по улучшению процессов смешения и уменьшению уровня шума, генерируемого струй в результате формирования продольных вихревых структур при помощи искусственных возмущений, таких как гофры, шевроны, табы и струи. Описаны продольные вихревые структуры и особенности их пространственного развития.

Вторая глава посвящена описанию экспериментального оборудования, автоматизированной системы сбора и обработки экспериментальных данных, анализа погрешности измерений. В главе описаны две аэродинамические установки - вертикальная струйная установка В СУ и гиперзвуковая аэродинамическая труба периодического действия Т-326, азимутально-радиальный координатник и новые сопла с высоким качеством внутренней поверхности (полированными). Описана технология проведения эксперимента и обработки полученных данных.

В третьей главе определяется структура сверхзвуковых струй Ма= 1 и 2 на начальном участке в пределах первой ячейки струи. Определено влияние толщины пограничного слоя в конвергентном сопле с цилиндрической вставкой. В главе описана методика вычисления кривизны линий тока и её влияние на развитие продольных вихревых структур в слое смешения сверхзвуковых струй Ма= 1 и 2.

В четвертой главе описаны экспериментальные методы генерации стационарных продольных вихревых структур с помощью контролируемых искусственных возмущений различного типа. Приводятся результаты экспериментального исследования влияние трёх типов искусственных возмущений - микротабов, микрогофров и микроструй. Проведен сравнительный анализ наиболее приемлемых и перспективных способов формирования продольных вихрей в слое смешения сверхзвуковой струи.

-13В диссертации использованы экспериментальные данные, полученные помимо автора сотрудниками ИТПМ им. С.А. Христиановича СО РАН В.И. Запрягаевым, A.B. Солотчиным.

Основные результаты, содержащиеся в диссертации, опубликованы в работах [23,55-62,64-74,92], докладывались на следующих конференциях: «Устойчивость течений гомогенных и гетерогеннных жидкостей» (2001, 2004, г Новосибирск), молодежная конференция «Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогеннных жидкостей» (Новосибирск, 2004, 2005), IUTAM Symposium on Turbulent Mixing and Combustion (Kingston, Canada, 2001), Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике (Пермь, 2001, Нижний Новгород - 2006)), West East High Speed Flow Field Conference (2002 Marseille, France; 2005 Beijing, China), IV Международная Конференция по неравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ-2002), Международный семинар по струйным, отрывным и нестационарным течениям (Санкт-Петербург, Россия, 2002, 2004), International Conference Methods Aerophisical Research - ICMAR (2002, 2004, Novosibirsk), International Couette-Taylor Workshop Nonlinear Dynamics in Fluids (Barcelona, 2003), Всероссийская конференция молодых ученых «Проблемы механики: теория эксперимент и новые технологии» (Новосибирск, 2003), Международная школа-семинар (Евпатория, 2004), European Symposium on Aerothermodynamics for Space Vehicles - ESA (2005, Cologne, Germany).

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 00-01-00847 и 0201-00515.

Автор выражает благодарность научному руководителю, доктору технических наук Запрягаеву В.И. Автор признателен соавтору к.т.н. Солотчину A.B. и коллективу лаборатории «Экспериментальной аэрогазодинамики» ИТПМ СО РАН за помощь в подготовке и проведении экспериментов.

Заключение диссертации по теме «Механика жидкости, газа и плазмы», Киселев, Николай Петрович

- 117-Выводы к главе 4

1. Выявлено, что при проведении экспериментальных исследований по формированию продольных вихрей в слое смешения сверхзвуковой недорасширенной струи единичным микротабом сопла полученные искусственные возмущения пропорциональны толщине микротаба.

2. Проведены экспериментальные исследования в слое смешения сверхзвуковой струи для сопла с различным количеством одинаковых микротабов на внутренней поверхности сопла. Выявлено, что для разных азимутальных волновых чисел п реализуется различный спектральный состав стационарных возмущений.

3. Найдено, что в слое смешения сверхзвуковой струи наблюдаются искусственно созданные крупномасштабные вихри, обусловленные дополнительным внешним воздействием. На периферии регистрируется трансформация крупномасштабных вихрей в вихри меньшего масштаба, интенсивность основных и вторичных вихрей на внешней границе струи становится сопоставимой.

4. Получены контролируемые стационарные продольные вихри малой амплитуды при проведении экспериментов в слое смешения сверхзвуковой перерасширенной струи Ма= 2. Микротабы позволяют формировать искусственные возмущения в сверхзвуковой перераширенной струе.

5. Показана возможность управления спектральным составом продольных вихревых структур. При сравнении двух серий экспериментов при наличии восьми микротабов показано, что в более позднем эксперименте получены более интенсивные продольные вихри, что связывается с большей неравномерностью начальных возмущений, формируемых микротабами.

6. В результате проведенных измерений с гофрированной цилиндрической вставкой с плавным изменением прогиба, использованной для генерации продольных вихрей в сверхзвуковой недорасширенной струе получен почти гармонический сигнал азимутальных распределений давления, соответствующих продольным вихревым структурам.

7. Проведены экспериментальные исследования в сверхзвуковой недорасширенной струе при наличии на срезе сопла искусственного возмущения в виде микроструи. В результате взаимодействия микроструи и основной струи обнаружено два типа возмущений: основной след от микроструи, который может приводить к деформации висячего скачка к оси струи, и слабые возмущения в виде волн Маха. Воздействие микроструи на основное течение возрастает с увеличением нерасчетности микроструи. Смешение происходит более интенсивно при наличии микроструи.

8. В результате проведенных экспериментальных исследований с искусственными возмущениями наиболее перспективным способом воздействия на струю с целью генерации продольных вихрей в начальном участке струи могут являться микроструи, вследствие удобства воздействия, простоты изготовления и полной контролируемости параметров.

-119-ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Экспериментально определена кривизна линий тока в слое смешения сверхзвуковой струи и показано ее существенное влияние на формирование и развитие продольных вихрей в слое смешения.

2. Отработана методика искусственной генерации стационарных продольных вихрей в слое смешения начального участка сверхзвуковых струй с помощью микротабов, микрогофров и микроструй в контролируемых условиях при минимальной естественной шероховатости сопла. Выявлено, что в слое смешения сверхзвуковой струи наблюдаются искусственно созданные крупномасштабные вихри, обусловленные • 1 искусственными возмущениями.

3. Впервые проведены параметрические исследования влияния числа одинаковых микротабов на генерацию и развитие продольных вихрей в слое смешения струи. Исследован спектральный состав возмущений в слое смешения сверхзвуковой недорасширенной струи. Получено, что увеличение толщины микротаба ведет к пропорциональному увеличению амплитуды возмущений в слое смешения.

4. На основании детальных измерений распределения полного давления в поперечных сечениях сверхзвуковой недорасширенной струи выявлено, что на периферии наблюдается трансформация крупномасштабных искусственно созданных вихрей в вихри меньшего масштаба, в результате чего интенсивность основных и вторичных вихрей на внешней границе струи становится сопоставимой.

5. Исследована структура течения в сверхзвуковой струе при наличии искусственных возмущений в виде микроструи. В результате взаимодействия высоконапорной микроструи с основной сверхзвуковой струей может происходить деформация висячего скачка уплотнения в сверхзвуковой области слоя смешения струи и возникают слабые возмущения в виде волн Маха. Наиболее перспективным способом воздействия на струю с целью генерации продольных вихрей в начальном участке струи могут быть микроструи, вследствие полной контролируемости параметров создаваемого возмущения в струе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Киселев, Николай Петрович, 2007 год

1. Глотов Г.В., Мороз Э.К. Продольные вихри в сверхзвуковых течениях с отрывными зонами. - Учёные записки, ЦАГИ, 1977, Т.8, N4.

2. Глотов Г.В. Модель брызгообразования при взаимодействии струи газа с жидкой ванной. Гидромеханика и теория упругости: Межвуз. науч. сб. -Днепропетровск, 1983 - Вып.ЗО.

3. Запрягаев В.И., Сол отчин А.В. Пространственная структура течения в начальном участке сверхзвуковой недорасширенной струи. Новосибирск, 1988. (Препр./ Ин-т теорет. и прикл. механики СО РАН СССР; № 23-88).I

4. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Москва, изд-во «Наука» , 1969.

5. Запрягаев В.И., Солотчин А.В. Трёхмерная особенность структуры течения в сверхзвуковой недорасширенной струе // ПМТФ 1991. №4. С.42-47.

6. Novopashin S.A., Perepelkin A.L. Axial symmetry loss of a supersonic preturbulent jet // Phys. Lett. 1989. V. 135, N 4/5. P.290-293.

7. Krothapalli A., Buzyna G., and Lourenco L., Streamwise vortices in an underexpanded axisymmetric jet. // Phisics of Fluids A, Vol.3, No. 8, 1991, P.1848-1851.

8. Arnette S.A., Samimy M., Elliott G.S. On streamwise vortices in high Reynolds number supersonic axisymmetric jets. // Phisics of Fluids A, Vol.5, No. 1,1993,P.187-202

9. Teshima K., Three-Dimensional Characteristics of Supersonic Jets. -Proceedings of 17-th Conf. on Rarefied Gas Dynamics, Aahen, BRD, 1990, P. 1042-1048.

10. MacCormic D.C., Bennett Jr J.C. Vortical and Turbulent Structure of a Lobed Mixer Free Shear Layer// AIAA J. 1994. V.32, N.9. P.1852-1859

11. Krothapalli A., Strykowski P.J., King C.J. Origin of in supersonic jets // AIAA J. 1999. V. 36, No. 5. P.869-872.

12. Запрягаев В.И., Солотчин A.B. Экспериментальное исследование влияния шероховатости сопла на продольные вихревые образования в сверхзвуковой струе // ПМТФ. 1997. № 5. С.86-96.

13. Запрягаев В.И., Солотчин А.В. Развитие продольных вихрей в начальном участке сверхзвуковой неизобарической струи при наличии микронеровностей внутренней поверхности сопла // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 1997. № 3. С. 180-185

14. Глазнев В.Н., Запрягаев В.И., Усков В.Н. и др. Струйные и нестационарные течения в газовой динамике // Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000.194с.

15. Абрамович Г.Н., Гиршович Т.А., Крашенинников С.Ю. и др. Теория турбулентных струй // М.: Наука. 1984. 716с.

16. Шец Дж. Турбулентное течение. Процессы вдува и перемешивания // М.: Мир, 1984.

17. Gutmark E.J., Schadow K.S., Yu К.А. Mixing enhancement in supersonic free shear flows // Annu. Rev. Fluid Mech. 1995. V.27. P.375-417.

18. Liepman D., Gharib M. The role of streamwise vortices in near-field entrainment of round jets // J.Fluid Mech. 1992. V.245. P.643-667.

19. Waitz I.A., Greitzer E.M., and Tan C.S. Vortices in Aero-Propulsion Systems, in book S.E.Green (ed.) Fluid Vortices, 1995, P.471-532.

20. Hui Hu, Tetsuo Saga, Toshio Kobayashi and Nobuyuki Taniguchi. A study on a lobed jet mixing flow by using stereoscopic particle image velocimetry technique//Physics of fluids. 2001. Vol. 13, No. 11, P.3425-3441.

21. S.C.M. Yu, P.G. Koh. Experimental investigation of two-stream mixing flow with multiple tabs //AIAA J., Vol.39, No.6, June 2001, P.996-1005.

22. Collin E., Barre S. and Bonnet J.P. Supersonic mixing enhancement by radial fluid injection // Proc. of Euromech colloquium 403, Poitiers Futuroscope, France, 2-4 Nov. 1999, P.55-64. 1

23. Zaman К. В. M. Q., Reeder M.F. and Samimy M. Supersonic jet mixing enhancement by 'delta tabs' // AIAA paper 92-3548, July 1992.

24. Alkislar M.B., Krothapalli A., Choutapalli I., and Lourenco L. Structure of supersonic twin jets // AIAA Journal November 2005, Vol.43, No. 11, P.2309-2318.

25. Huadong Lou, Farrukh S. Alvi, and Chang Shih. Active and passive control of supersonic impinging jets // AIAA Journal January 2006, Vol.44, No.l, P.58-66.

26. Sayed N., Mikkelsen K., Bridges J. Acoustics and thrust of quiet separate-flow high-bypass-ratio nozzles // AIAA Journal March 2003, Vol.41, No.3, P.372-378.

27. Новопашин С.А., Перепёлкин A.JI. Самоорганизация течения в сверхзвуковой предтурбулентной струе // Новосибирск, 1988, (Препр./ АН СССР, Сиб.отд.-е, ИТПМ; №175).

28. Liou W.W. Linear instability of curved free shear layers // Phys. Fluids A, Vol. 6, No. 2, February 1994, P.541-549.

29. Терехова Н.М. Продольные вихри в сверхзвуковой струе //ПМТФ.-1996.- №3, С.45-57.

30. Запрягаев В.И., Миронов С.Г., Солотчин А.В. Спектральный состав волновых чисел продольных вихрей и особенности структуры течения в сверхзвуковой струе //ПМТФ.-1993.-No.5, С.41-47.

31. Авдуевский B.C., Ашратов Э.А., Иванов А.В., Пирумов У.Г. Газодинамика сверхзвуковых неизобарических струй // М.: Машиностроение. 1989. 320 с.

32. Кутателадзе С.С, Новопашин С.А., Перепелкин A.JL, Ярыгин В.Н. Тонкая структура течения сверхзвуковой недорасширенной турбулентной струи // Докл. АН СССР. 1987 - Т. 295, №3. С.556-558.

33. Adamson T.G., Nichols J.S. On the structure of jet issuing from highunderexpanded nozzles into still air // J. of the Aero/Space Sciences. -1959. Vol. 26, No. 2.

34. Romeo D., Sterret J. Flow field for sonic jet exhausting counter to a hypersonic mainstream // AIIA J. 1965. - P.544-546.

35. Боровой В.Я., Иванов B.B., Орлов А.А., Харченко В.Н. Визуализация пространственного обтекания моделей с помощью лазерного ножа // Уч. Зап. ЦАГИ. 1973. Т. 4, №5. С.42-49.

36. Авдуевский B.C., Ашратов Э.А., Иванов А.В., Пирумов У.Г. Сверхзвуковые неизобарические струи // М.: Машиностроение, 1985. -248 с.

37. Floryan J.M., Saric W.S. Wavelength selection and Gortler vortices // AIAA J.-1984. Vol. 22, No. 11.

38. Saric W.S. Gortler vortices // Annu. Rev. Fluid Mech. 1994. Vol. 26. -P.379-409.

39. Запрягаев В.И., Петров A.B., Солотчин A.B. Исследование неравномерности распределения скорости в слое смешения недорасширенной струи методом электроразрядного трассирования потока // ПМТФ. 2004. Т. 45, № 6. С.58-64.

40. Zheltukhin N.A., Terekhova N.M. Modelling of stationary longitudinal1.• Ivorticity in initial section supersonic jet // Proc. Of the Int. Conf. on the

41. Methods of Aerophysical Research. Pt. 2. Novosibirsk, Russia, 1992.

42. Zapryagaev V.I., Solotchin A.V. Experimental investigation of the nozzle roughness influence on streamwise vortices in supersonic jet // Proc. of Intern. Conf. Methods Aerophisical Research. Pt. 2. Novosibirsk, RUSSIA, 1994. P.242-247.

43. Зыков П.Г., Филатов A.M., Суетин П.Е. Измерение скорости газового потока методом многократного искрового пробоя // Приборы и техника эксперимента. 1976. №2. С.195-197.

44. Рычков. В.Н., Топчиян М.Е. Прямые измерения скорости гиперзвукового потока методом электроразрядного транспортирования // Теплофизика и аэромеханика. 1999. Т. 6, № 2., С.173-180.

45. Афонин Ю.Ф., Петров А.П., Наливайченко Д.Г. Применение многоканального генератора высоковольтных импульсов для визуализации и измерения скорости течения // Теплофизика и аэромеханика. 2002. Т. 9, № 1., С.143-149.

46. Остапенко В.А., Солотчин А.В. О критериях моделирования поля течения сверхзвуковой струи при наличии преграды // Изв-я СО РАН. 1974. № 8, вып. 2., С.66-74.

47. Остапенко В.А., Солотчин A.B. Силовое воздействие сверхзвуковой недорасширенной струи на плоскую преграду // Изв-я СО РАН. 1974. № 13, вып. 3.,С.29-32.

48. Запрягаев В.И., Киселев Н.П., Солотчин A.B. Исследование структуры сверхзвуковой струи при изменении входного участка сопла // ПМТФ, 2002, №4., С.58-64.

49. Запрягаев В.И., Киселев Н.П., Солотчин A.B. Продольные вихревые структуры на границе сверхзвуковой неизобарической струи. Восьмой Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике // Аннотации докладов. Пермь. 2001г. 269-270с. 2 стр.

50. Zapryagaev V.l., Solotchin A.V., Kiselev N.P. Streamwise vortex structures in a supersonic jet shear layer // Book of Abstracts. West East High Speed Flow Field 2002 Conference. Marseille, France, April 22-26, 2002. P.90-91.

51. Zapryagaev V.I., Solotchin A.V., Kiselev N.P. Streamwise vortex structures in a shear layer // Proc. of XI Intern. Conf. Methods Aerophisical Research, Pt. II, 3-7 July, 2002, Novosibirsk, RUSSIA, P. 192-196.

52. Дейч M.E. Техническая газодинамика // M.: Энергия, 1974.

53. Zapryagaev V.I., Pikalov V.V., Kiselev N.P., Nepomnyashchiy A.V. Combination interaction of Taylor-Goertler vortices in curved shear layer of supersonic jet // 13th International Couette-Taylor Workshop, Nonlinear

54. Dynamics in Fluids, Barcelona, July 3-5, 2003, P. 213-216.i,

55. Запрягаев В.И., Киселев Н.П. Комбинационное взаимодействие азимутальных мод в слое смешения сверхзвуковой струи // Тез. докл. межд. конф. «Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогеннных жидкостей», Новосибирск, 2004г., 2 стр.

56. Запрягаев В.И., Киселев Н.П., Павлов А.А. Влияние кривизны линий тока на интенсивность продольных вихрей в слое смешения сверхзвуковых струй // ПМТФ, 2004, Т. 45, №3, стр. 32-43.

57. Zapryagaev, V.I. A method of mixing process control in a shear layer of a supersonic nonisobaric jet. Proceed. // Mechanics of Passive and Active Flow Control: Proc. of IUTAM Symp. / Eds. G.E.A. Meier and P.R.Viswanath), Kluwer, 1999. P.101-108.

58. Обзор ЦАГИ. Исследование течений с газовыми струями за 1953-1968 гг. Бюро науч.-техн. информ. Жуковский, 1969. №290.

59. Дулов В.Г., Лукьянов Г.А. Газодинамика процессов истечения // Новосибирск: Наука, Сиб отд-ние, 1984.

60. Глотов Г.Ф., Фейман М.И. Исследование параметров осесимметричных недорасширенных струй газа, истекающих в затопленное пространство // Учен. зап. ЦАГИ, 1971, Т.2, №4, С.69-75.

61. Глазнев В.Н., Сулейманов Ш. Газодинамические параметрыслабонедорасширенных свободных струй // Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1980.

62. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. Москва, «Наука», 1984.

63. Репик Е.У. Экспериментальное исследование структуры турбулентного пограничного слоя при наличии продольного градиента давления// Тр.

64. ЦАГИ. 1970. Вып.1218. С.19-38.1.• (

65. Moretti P.M., Kays W.M. Heat transfer to a turbulent boundary layer with varying free-stream velocity and varying surface-an experimental study// Intern. J. Heat Mass Transfer. 1965. V.8, N9. P.l 187-1202.

66. Сергиенко A.JI., Грецов В.К. Переход турбулентного пограничного слоя в ламинарный// Докл.АН СССР. 1959. Т. 125, №4. С.746,747.

67. Blackwelder F., Kovasznay S.G. Large-scale motion of a turbulent boundary layer during relaminarization // J. Fluid Mech. 1972. V.53, N 1. P.61-83.

68. Narasimha R., Sreenivasan K.R. Relaminarization in highly accelerated turbulent boundary layers// J.Fluid Mech. 1973. V.61, N3. P.417-447.

69. Репик Е.У. Экспериментальное исследование структуры турбулентного пограничного слоя при наличии продольного градиента давления // Тр. ЦАГИ- 1970. Вып.1218. С.19-38.

70. Войтович JI.H. Влияние поджатая сопла на затухание турбулентных пульсаций // Изв. СО АН СССР, Сер. техн. наук. 1969. Вып.З, №13. С.24-31.

71. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1973.

72. Бетчов Р., Криминале В. Вопросы гидродинамической устойчивости, изд. «Мир», Москва, 1971г.

73. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. Ч 2., изд. Физ.-мат. лит-ры, Москва, 1963г.

74. Бойко, A.B. Грек Г.Р., Довгаль A.B., Козлов В.В. Возникновение турбулентности в пристенных течениях. Новосибирск, изд. «Наука». Сиб. Предприятие РАН, 1999г. 328 с.s1. Without1. Streamwise1. Vortices

75. Рис. 1.1. Зависимости параметра смешения М от продольной координаты х.1. 63D1. Chevrons: scale 2:1

76. Рис. 1.3. Схема течения на выходе из дольчатого смесителя 12.

77. Рис. 1.2. Схема установки эжектора с шевронами (а) и табами (б) 23.1. FLUID VORTICES1. К- Л Ч

78. Рис. 1.5 Азимутальное распределение давления при наличии искусственныхвозмущений 13.006 mm1. AI"3 mmouter penetration angle1.be troughheight H-15mm

79. Рис. 1.4. Схема гофрированного осесимметричного сопла 24.-О- 'clean'nozzle- tape elements1. Frequency (kHz)

80. Рис. 1.6. Зависимость уровня звукового давления от частоты 28.

81. Рис. 1.7. Фотографии сверхзвуковых струй, натекающих на преграду 29.

82. Рис. 1.8. Фотографии сопел с табами и шевронами 30.а

83. Рис. 1.10. Схематичное изображение продольных вихревых структур в начальном участке струи, где цифрами обозначены: 1 сопло, 2 -диск Маха, 3 висячий скачок уплотнения, 4 - отраженный скачок, 5 - граница струи, 6 - продольные вихри.

84. Рис. 1.12. Зависимость распределения давления по азимуту (а) и радиусу (б).

85. Рис. 1.13. Визуализация течения с помощью метода искровых разрядов в начальном участке сверхзвуковой недорасширенной струи 47.

86. Рис. 1.14. Схемы течения в слое сдвига при наличии продольных вихрей 16.

87. О 40 80 120 160 200 240 280 320 3601. О 0.0 0.4 0.8 1.2 1.61. Ф а

88. Рис. 2.1. Фотография вертикальной струйной установки, стрелкой показано конвергентное сопло.

89. Рис. 2.3. Калибровочные зависимости для датчиков давления: а) Для датчика в струе N2, б) для датчика в форкамере N4 (ДМИ-10).1. Трубка П ито а п СТРУЯ