Numerical Simulation of the Interaction of a Mach Wave and a Boundary Layer on a Flat Plate

I. V. Egorov; Егоров И. В.; N. K. Nguyen; Нгуен Н. К.; N. V. Pal’chekovskaya; Пальчековская Н. В.

doi:10.31857/S0040364423050034

Numerical Simulation of the Interaction of a Mach Wave and a Boundary Layer on a Flat Plate

Authors: Egorov I.V.¹^,2, Nguyen N.K.¹, Pal’chekovskaya N.V.¹^,2
Affiliations:
1. Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)
2. Central Aerohydrodynamic Institute
Issue: Vol 61, No 5 (2023)
Pages: 752-759
Section: Heat and Mass Transfer and Physical Gasdynamics
URL: https://ruspoj.com/0040-3644/article/view/653078
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364423050034
ID: 653078

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Using direct numerical simulation, a problem of the interaction of a Mach wave with a boundary layer on a flat plate, streamlined by a supersonic perfect gas flow at the Mach number M = 2.5 is considered. The influence of the intensity of the incident Mach wave on the laminar-turbulent transition (LTT) is studied. It is shown that the incidence of a Mach wave with an amplitude of 5%, simulating the relative thickness of the roughness on the side wall of the wind tunnel, on the boundary layer leads to the formation of a turbulent wedge in the boundary layer on a flat plate.

References

Быков Л.В., Молчанов А.М., Янышев Д.С., Платонов И.М. Современные подходы к расчету характеристик течения при ламинарно-турбулентном переходе в пограничном слое // ТВТ. 2018. Т. 56. № 1. С. 104.
Горский В.В. Однослойная алгебраическая модель кажущейся турбулентной вязкости и модифицированный метод эффективной длины // ТВТ. 2022. Т. 60. № 5. С. 708.
Гапонов С.А., Маслов А.А. Развитие возмущений в сжимаемых потоках. Новосибирск: Наука, 1980. 144 с.
Laufer J. Aerodynamic Noise in Supersonic Wind Tunnels // Aerospase Sci. 1961. V. 28. № 9. P. 685.
Kendall J.M. Wind Tunnel Experiments Relating to Supersonic and Hypersonic Boundary-layer Transition // AIAA J. 1975. V. 13. № 3. P. 290.
Приданов В.Г., Харитонов А.М., Черных В.В. Совместное влияние чисел Маха и Рейнольдса на переход в пограничном слое // Изв. АН СССР. МЖГ. 1974. № 1. С. 160.
Боровой В.Я., Егоров И.В., Мошаров В.Е., Скуратов А.С., Радченко В.Н. Экстремальный нагрев тел в гиперзвуковом потоке. М.: Наука, 2018. 390 с.
Егоров И.В., Зыонг Н.Х., Нгуен Н.К., Пальчековская Н.В. Численное моделирование влияния волны Маха на ламинарно-турбулентный переход в сверхзвуковом пограничном слое // Докл. РАН. Физика, технические науки. 2022. Т. 504. № 1. С. 36.
Meersman J.A., Hader C., Fasel H.F. Numerical Investigation of Nonlinear Boundary-layer Transition for Cones at Mach 6 // AIAA J. 2021. V. 59. № 6. P. 1940.
Dwivedi A., Hildebrand N., Nichols J.W., Candler G.V., Jovanovic M.R. Transient Growth Analysis of Oblique Shock Wave/Boundary-layer Interactions at Mach 5.92 // Phys. Rev. Fluids. 2020. V. 5. № 6. P. 063904.
Cerminara A., Sandham N. Transition Mechanisms in Cross-flow-dominated Hypersonic Flows with Free-stream Acoustic Noise // J. Fluid Mech. 2020. V. 896. P. 1.
Егоров И.В., Новиков А.В., Федоров А.В. Прямое численное моделирование ламинарно-турбулентного перехода при гиперзвуковых скоростях потока на супер-ЭВМ // ЖВМиМФ. 2017. Т. 57. № 8. С. 1347.
Ваганов А.В., Ермолаев Ю.Г., Колосов Г.Л., Косинов А.Д., Панина А.В., Семенов Н.В., Яцких А.А. К воздействию падающей волны Маха на сверхзвуковой пограничный слой // Теплофизика и аэромеханика. 2016. Т. 23. № 1. С. 45.
Pate S.R. On Boundary-layer Transition in Supersonic-hypersonic Wind Tunnels. Theory and Application // AEDC-TR-77-107. 1978.
Ваганов А.В., Ермолаев Ю.Г., Колосов Г.Л., Косинов А.Д., Панина А.В., Семенов Н.В. О водействии падающей волны Маха на поле пульсаций в пограничном слое при обтекании плоского дельта-крыла // Вестн. Новосиб. гос. ун-та. Сер. Физика. 2014. Т. 9. Вып. 1. С. 29.
Ваганов А.В., Ермолаев Ю.Г., Косинов А.Д., Семенов Н.В., Шалаев В.И. Экспериментальное исследование структуры течения и перехода в пограничном слое треугольного крыла с затупленными передними кромками при числах Маха 2, 2.5 и 4 // Тр. МФТИ. 2013. Т. 5. № 3. С. 164.
Егоров И.В., Динь К.Х., Нгуен Н.К., Пальчековская Н.В. Численное моделирование взаимодействия волны Маха и сверхзвукового пограничного слоя на плоской пластине с острой передней кромкой // Уч. зап. ЦАГИ. 2021. Т. LII. № 3. С. 18.
Динь К.Х., Егоров И.В., Федоров А.В. Взаимодействие волн Маха и пограничного слоя при сверхзвуковом обтекании пластины с острой передней кромкой // Уч. зап. ЦАГИ. 2017. Т. 48. № 4. С. 10.
Динь К.Х., Егоров И.В., Федоров А.В. Влияние волн Маха на ламинарно-турбулентный переход при сверхзвуковом обтекании плоской пластины // Изв. РАН. МЖГ. 2018. № 5. С. 113.
Егоров И.В., Нгуен Н.К. Моделирование ламинарно-турбулентного перехода с применением гибридных разностных схем // ЖВМиМФ. 2022. Т. 62. № 4. С. 677.
Jiang G.S., Shu C.W. Efficient Implementation of Weighted ENO Schemes // J. Comput. Phys. 1996. № 126. P. 202.
Егоров И.В., Нгуен Н.К., Нгуен Т.Ш., Чувахов П.В. Моделирование ламинарно-турбулентного перехода с применением диссипативных численных схем // ЖВМиМФ. 2021. Т. 61. № 2. С. 268.
Vyshinsky V.V., Sizykh G.B. The Verification of the Calculation of Stationary Subsonic Flows and the Presentation of the Results // Math. Models Comput. Simulations. 2019. V. 11. № 1. P. 97.