ИСТИНА

При сверхзвуковом обтекании каверны (выемки), образованной на поверхности тела, в зависимости от отношения длины L каверны к ее глубине h возможны разные схемы течения в каверне (Чжэн П. Отрывные течения. Том 2. – М.: Изд-во Мир, 1973, 280 с.). Если L/h мало, то реализуется открытая схема, при которой во всей области каверны существует дозвуковое циркуляционное течение, отделенное от внешнего сверхзвукового потока слоем смешения. При увеличении L/h выше некоторого критического значения возникает замкнутая схема. В этом случае в каверне образуются две изолированные области отрыва, одна за передним, другая перед задним уступом, а во внешнем поле возникают интенсивные волны разрежения и скачки уплотнения. Считается, что критерием замыкания каверны является условие L=LC=LD+LF, где LD и LF – протяженность областей отрыва за передним и перед задним уступом, соответственно. Если длину замкнутой каверны уменьшать непрерывно, то она открывается при некотором значении LO<LC. Диапазон LO<L<LC отвечает области гистерезиса, в которой возможны как открытая, так и замкнутая схема течения в каверне. Обсуждаются результаты экспериментальных исследований сверхзвукового обтекания осесимметричной кольцевой каверны под углом атаки. Экспериментальная модель представляла собой цилиндрическое тело, снабженное цилиндро-коническим головным и цилиндрическим хвостовым насадками. Образованная этими телами каверна в осевом сечении представляет собой прямоугольный вырез с равновеликими высотами переднего и заднего уступов (h=hD=hF). Эксперименты проведены в аэродинамических трубах А-7 и А-8 НИИ механики МГУ. В первой серии экспериментов (M=2.5) длина кольцевой каверны менялась дискретно. Воспроизведены режимы обтекания с открытой и замкнутой кавернами. Выявлен диапазон L/h, когда при малых углах атаки могут существовать как замкнутая, так и открытая схемы течения. В этом диапазоне L/h небольшие изменения угла атаки приводили к необратимой смене первоначально замкнутой схемы обтекания на открытую схему, а открытая схема обтекания восстанавливалась при любых угловых отклонениях с последующим возвратом модели в исходное положение. При увеличении угла атаки во всех случаях происходил переход к комбинированной схеме течения, имеющей черты замкнутой схемы на наветренной и открытой схемы на подветренной стороне каверны. Обнаружена небольшая область гистерезиса по углу атаки. Во второй серии экспериментов (M=2.5 и 3) длина кольцевой каверны менялась непрерывно (в сторону увеличения и в сторону уменьшения) путем перемещения головного насадка в условиях сверхзвукового обтекания. Определена область гистерезиса по длине каверны и установлено, что протяженность этой области существенно зависит от формы головного насадка. Форма насадка варьировалась путем изменения угла раствора β конического наконечника и длины l установленной за наконечником перед входом в каверну цилиндрической вставки. Уменьшение l, равно, как и увеличение β, влекло за собой заметное смещение границ области гистерезиса вниз. Увеличение угла атаки приводит к сужению области гистерезиса по длине каверны, при этом нижняя граница LO области гистерезиса смещается вверх, а верхняя граница LC остается практически неизменной. При угле атаки порядка 5-6 градусов область гистерезиса по длине каверны вырождалась. Работа выполнена в рамках проекта РФФИ 12-01-00985.