Подавление волн неустойчивости в стохастически возбужденной турбулентной низкоскоростной струе с использованием упреждающего управления

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Впервые продемонстрирована возможность упреждающего управления когерентными структурами (волнами неустойчивости) в низкоскоростной стохастически возбужденной турбулентной струе при числах Маха M = 0.11 и Рейнольдса Re = 1.2 × 105. Управляющие возмущения вводились в струю с помощью плазменного актуатора на основе барьерного разряда, размещенного на кромке сопла. Возбуждение струи осуществлялось естественными широкополосными возмущениями. Сигнал для управления был получен с помощью термоанемометра, установленного внутри сопла. Получено снижение пульсаций скорости, ассоциированных с волнами неустойчивости, на 2 дБ по всей длине струи в области чисел Струхаля 0.2 ≤ Sh ≤ 2. Показано, что подавление возмущений приводит к некоторому уменьшению толщины сдвигового слоя на границе струи.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

И. Моралев

Объединенный институт высоких температур РАН

Autor responsável pela correspondência
Email: morler@mail.ru
Rússia, Москва

А. Котвицкий

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: morler@mail.ru
Rússia, Москва

О. Бычков

Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского

Email: morler@mail.ru
Rússia, Жуковский

Bibliografia

  1. Jordan P., Colonius T. Wave Packets and Turbulent Jet Noise // Annu. Rev. Fluid Mech. 2013. V. 45. P. 173.
  2. Копьев В.Ф., Бычков О.П., Копьев В.А., Фараносов Г.А., Моралев И.А., Казанский П.Н. Активное управление шумом взаимодействия струи и крыла с помощью плазменных актуаторов в узкой полосе частот // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 2. С. 177.
  3. Копьев В.Ф., Битюрин В.А., Беляев И.В., Годин С.М., Зайцев М.Ю., Климов А.И., Копьев В.А., Моралев И.А., Остриков Н.Н. Управление шумом струи с помощью плазменных актуаторов диэлектрического барьерного разряда // Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 4. С. 473.
  4. Власов Е.В., Гиневский А.С. Акустическое воздействие на аэродинамические характеристики турбулентной струи // Изв. АН СССР. МЖГ. 1967. № 4. С. 133.
  5. Samimy M., Webb N., Esfahani A. Reinventing the Wheel: Excitation of Flow Instabilities for Active Flow Control Using Plasma Actuators // J. Phys. D. Appl. Phys. 2019. V. 52. P. 354002.
  6. Pickering E., Rigas G., Nogueira P.A., Cavalieri A.V., Schmidt O.T., Colonius T. Lift-up, Kelvin–Helmholtz and Orr Mechanisms in Turbulent Jets // J. Fluid. Mech. 2020. V. 896. № A2. P. 1.
  7. Kopiev V.F., Akishev Y.S., Belyaev I.V. et al. Instability Wave Control in Turbulent Jet by Plasma Actuators // J. Phys. D: Appl. Phys. 2014. V. 47. P. 505201.
  8. Стариковский А.Ю., Александров Н.Л. Управление газодинамическими потоками с помощью сверхбыстрого локального нагрева в сильнонеравновесной импульсной плазме // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 126.
  9. Копьев В.Ф., Бычков О.П., Копьев В.А., Фараносов Г.А., Моралев И.А., Казанский П.Н. Управление волнами неустойчивости в невозбужденной турбулентной струе с помощью плазменных актуаторов в узкой полосе частот // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 4. С. 431.
  10. Åström K.J., Murray R.M. Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers. Princeton: University Press, 2008. 408 p.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Experimental scheme and schematic diagram of the control system (a); plasma actuator design (b): 1 – ceramic sputtering, 2 – internal electrode (base), 3 – corona electrode; (c) – a photo of the nozzle with a discharge on the edge.

Baixar (125KB)
Metadados
3. Fig. 2. Spectra measured by a thermoanemometer on the jet axis (a): 1 – in the X/D section = 0.5, 2 – 1.5, 3 – 2.5, 4 – 3; ( b) are the growth curves of the total longitudinal velocity pulsations in the 10-2000 Hz band (0.2 ≤ Sh ≤ 2): dashed curve – control measurements, solid curve – with control.

Baixar (130KB)
Metadados
4. Fig. 3. Velocity profiles (a) at position X/D = = 2 (1), ripples in the full frequency band (2) and in the band Sh = 3-9 (3); (b) – the difference between velocity profiles (1) and high-frequency ripples (2) with and without control; (c) – pulsation spectra at position X/D = 2: 1 – R/D = 0, 2 – 0.5, 3 – 1, 4 – 1.5; dashed curve – control measurements, solid curve – with control.

Baixar (187KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024