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

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

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.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. А. Моралев

Объединенный институт высоких температур РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: morler@mail.ru
Россия, Москва

А. Я. Котвицкий

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: morler@mail.ru
Россия, Москва

О. П. Бычков

Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского

Email: morler@mail.ru
Россия, Жуковский

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема эксперимента и принципиальная схема системы управления (а); конструкция плазменного актуатора (б): 1 – керамическое напыление, 2 – внутренний электрод (основание), 3 – коронирующий электрод; (в) – фотография сопла с разрядом на кромке.

Скачать (125KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектры, измеренные термоанемометром на оси струи (а): 1 – в сечении X/D = 0.5, 2 – 1.5, 3 – 2.5, 4 – 3; (б) – кривые нарастания суммарных пульсаций продольной скорости в полосе 10–2000Гц (0.2 ≤ Sh ≤ 2): штриховая кривая – контрольные измерения, сплошная – с управлением.

Скачать (130KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Профили скорости (а) в положении X/D = = 2 (1), пульсаций в полной полосе частот (2) и в полосе Sh = 3–9 (3); (б) – разность профилей скорости (1) и высокочастотных пульсаций (2) при управлении и без него; (в) – спектры пульсаций в положении X/D = 2: 1 – R/D = 0, 2 – 0.5, 3 – 1, 4 – 1.5; штриховая кривая – контрольные измерения, сплошная – с управлением.

Скачать (187KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024