RU2002669C1 - Способ управлени пограничным слоем и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к авиастроению v. преимущественно к способам и устройст- в, дл  управлени  пограничными сло ми, развивающимис  на обтекаемых поверхност х летательных аппаратов и их моделей

Изгесгны юхнические решени  дл  управлени  пограничным слоем, в которых ввод т искусственные оозмущеии , например акустические, в область перед началом перехода, частоту, амплитуду и фазу кото- рых аыбираюг из услови  компенсации ес- reciвенных возмущений в пограничном спае.

Известны способ и устройство дл  управлени  развитием пограничного сло  на иПг каемой поверхности, о которых определ ю мостополпжпнпе области перехода ламинарного пограничного сло  в , урС/леымый, ( мер ют его характеристики по всей длине и ввод т в пограничный с/: of возмущени . Частоту и амплитуду вво- дммых возмущений корректируют по характеристикам сло , При згом дл  технического осуществлени  способа примен ют устрой- ci йо, содержащее но обтекаемой поверхно- юрмоапемометрические датчики, ал зтчики возмущений, блок измерени  и /прзпленк . Регулиру  амплитуду и фазу вводимых возмущений, добиваютс  подав- поки  развивающихс  в ламинарном погра- ничном слое естественных возмущений и тем самым зат гивают возникновение турбулентности , ч го приводит к уменьшению общего сопротивлени . В услови х развити  пограничного сло  его характеристики измен ютс  случайным образом во времени и   пространстве, что приводит к необходимости использовани  неопределенного множества датчиков, задйтчиков. блоков измерений и управлени . При этом вводимые возмущени  испытывают взаимное вли ние и известное техническое решение становитс  малоэффективным. Неэффективен способ и в случа х больших возмущений внешнего потока, когда переход ламинар- ного пограничного сло  в турбулентный происходит без предварительного роста возмущений в виде волн Толлмина-Шлих- тинга.

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние эффективности способа и устройства управлени  пограничным слоем,

Это достигаетс  тем, что о способе управлени  пограничным слоем путем его ла- мпнаризации, в котором определ ют положение но обтекаемой поверхности области перехода ламинарного пограничного сло  о турбулентный, измер ют характеристики потока в пограничном слое от начала области перехода до задней кромки обтекаемой поверхности и ввод т в пограничный слой возмущени , при этом частоту и амплитуду возмущений корректируют по характеристикам потока, после определени  положени  области перехода пограничного сло  ввод т сигнал возмущени  в ламинарной области пограничного сло , измер ют возмущени  и характеристики потока в начале области перехода, регулируют амплитуду сигнала возмущени , измер ют возмущени  и характеристики потока от начала области перехода до задней кромки обтекаемой поверхности и в соответствии с этими измерени ми регулируют частоту сигналов возмущений, причем возмущени  в пограничный слой ввод т импульсами.

При этом устройство управлени  пограничным слоем, содержащее установленные на обтекаемой поверхности термоанемо- метрические датчики характеристик потока, задатчики возмущений пограничного сло  и блок измерений и управлени , включающий св занный с датчиками термоанемометр и соединенный с задатчиками генератор возмущений , снабжено измерителем перемежаемости , вход которого соединен с термоанемометром, а выход - с генератором возмущений выполнен импульсным.

На фиг. 1 приведены осциллограммы выходных сигналов датчиков термоанемометра; на фиг.2 - графики зависимости S f(Re), где $,/-#- / (.).., ev max

мгновенна  величина сигнала термоанемометра; на фиг.З - блок-схема устройства.

Определ ют область перехода ламинарного пограничного сло  в турбулентный, ввод т возмущени  в ламинарный пограничный слой, измер ют возмущени , регулируют его амплитуду, измен ют возмущени  и характеристики потока от начала области перехода до задней кромки обтекаемой поверхности и в соответствии с этими измерени ми регулируют частоту сигналов возмущений, причем возмущени ,в пограничный слой ввод т импульсами.

Фиг.1 и 2 иллюстрируют работоспособность способа по результатам опытов, проведенных в аэродинамической трубе с моделью тела вращени .

Осциллограммы даны двух чисел Рей- V0x

нольдса - Re

где V0 - скорость

V

внешнего потока; х - рассто ние сечени  измерений от носика модели, равное 2,7 м; V- кинематический коэффициент в зкости. Осциллограмма 1 соответствует датчику 1, установленному в зоне локального неблагопри тного градиента давлени  и больших нестанционарных возмущений Осциллограмма 2 относитс  к датчику 2, расположенному в зоне пограничного сло , свободной от указанных выше неблагопри тных дл  устойчивости ламинарного погранично- го сло  факторов. Датчик 2 регистрировал характеристики невозмущенного пограничного сло , набегающего на зону датчика 1.

В зоне датчика 1 переход ламинарного пограничного сло  в турбулентный начиналс  при числе Re - 0,7 106 При этом начало скорости в пограничном слое без особого выделени  каких-либо частот (фиг.2). Датчик 2 отмечал начало перехода при числе Re «5 106, который наступал в результате предварительного роста амплитуд волн Тол- лмина-Шлихтинга. Отмеченные различи  механизмом и величин числа Re возникновени  перехода свидетельствуют, что в зоне датчика 1 перехода ламинарного пограничного сло  в турбулентный происходил при минимальном числе Re, т.е. дестабилизирующие факторы были здесь предельно эффективными . Однако даже в этих услови х за локальными турбулентными образовани ми , вход щими в зону датчика 1 из лами- нарного пограничного сло , имел место ламинарный след {зона 4). Ламинарное течение за локальными турбулентными образовани ми , вход щими в зону датчика 1 из ламинарного пограничного сло , имел мес- то ламинарный след (зона 4). Ламинарное течение за локальными турбулентными образовани ми при VD -31 м/с сохран лось в течение 0,1-0,2 с. За это врем  задн   кромка турбулентного образовани  смещалась вниз по потоку от точки регистрации сигнала на L (0,1-0.2) VT, где VT 0,5 V - скорость перемещени  задней кромки. В рассматриваемом примере t «(1,5-3,1} м. Наличие таких ламинарных зон, где трение в несколько раз меньше турбулентного, приводили к снижению и общего поверхносно- го сопротивлени  обтекаемых потоком тел.

Устройство дл  управлени  пограничным слоем показано на фиг.З. Здесь вблизи пере-

дней кромки обтекаемого потоком тела 5 с пограничным слоем 6 установлены задатчи- ки возмущений 7, св занные с импульсами генератором 8. Вдоль модели за задатчика- ми размещены, например, датчики термоанемометра 11, которые коммутатор

12соединен с измерительным блоком термоанемометра 13. К выходу термознемометра подключен блок перемежаемости 14.

При работе датчики 11 подключают через коммутатор 12 к измерительному блоку

13и по характеру его сигнала определ ют местоположение 9 перехода ламинарного пограничного сло  6 в турбулентный 10. Затем подают от генератора 8 импульсы возмущений на задатчики 7, регулируют их значени  так. чтобы перед местом перехода 9 они превращались в локальные турбулентные зоны, ламинарный след которых наблюдалс  на наибольшем рассто нии от задатчиков. После этого регулируют период импульсов генератора 8 таким образом, что- бы коэффициент перемежаемости

был минимальным во всех сече1о6щ

ни х пограничного сло . Здесь 5лт - суммарное врем  наблюдени , в течение которого в точке измерений поток был турбулентным , t общ - общее врем  измерени . Величина определ етс  посредством блока перемежаемости 14. Св зь блока 14 с генератором возмущений 8 может быть автоматической или посредством оператора. Выходной сигнал термоанемометра однозначно св зан с величиной поверхностного трени , что позвол ет определ ть оптимальный режим работы импульсного генератора также и путем его настройки по минимальной величине поверхностного трени  & пограничном слое. (56) Патент США № 2783008, кл. 244-130, 1957.

За вка Великобритании N 2124730, кл. В 64 С 21/00,1984.

Claims (2)

1. Способ управлени  пограничным слоем путем его ламинаризации, в котором определ ют положение на обтекаемой поверхности области перехода ламинарного пограничного сло  в турбулентный, измер ют характеристики потока в пограничном слое от начала области перехода до задней кромки обтекаемой поверхности и ввод т в пограничный слой возмущени , при этом частоту и амплитуду возмущений корректируют по характеристикам потока, отличающийс  тем, что, с целью повышени  его эффективности, после определени  положени  области перехода пограничного сло  ввод т сигнал возмущеВОни  в ламинарной области пограничного сло , измер ют возмущени  и характеристики потока а начале области перехода, регулируют амплитуду сигнала возмущени , измер ют возмущени  и характери55стики потока от начала области перехода до задней кромки обтекаемой поверхности и в соответствии с этими измерени ми регулируют частоту сигналов возмущений, причем возмущени  в пограничный слой ввод т импульсами.

2. Устройство управлени  пограничным слоем, содержащее установленные на обтекаемой поверхности термоанемометри- ческие датчики характеристик потока, аадатчики возмущений пограничного сло  и блок измерений и управлени , включающий св занный с датчиками термоанемометр и соединенный с эадатчиками

Датчик

1

fa St140e

F№pi

2 tyfartwwb

0,1с

№-5,

г

генератор возмущений, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности, оно снабжено измерителем перемежаемости , вход которого соединен с термоанемометром , а выход - с генератором возмущений, причем генератор возмущений выполнен импульсным.

Фиь1

7ур$улент- Ламинф- мог Ю/1& на зона

$т

-2

G5

Q

О

скточУ

J

S

5 Re-Ю

irrS

Фиг. I