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 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