Поля швидкостей вихрової течії усередині поперечно обтічної напівциліндричної канавки

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorТурик, В. М.
dc.contributor.authorВоскобійник, В. А.
dc.contributor.authorВоскобійник, O. А.
dc.contributor.authorВоскобійник, А. В.
dc.date.accessioned2020-05-11T16:55:32Z
dc.date.available2020-05-11T16:55:32Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenBackground. Mechanisms of vortex structures generation in geometric inhomogeneities of streamlined surfaces as the basis for the development of low-cost control methods for hydromechanical and thermophysical characteristics of technical devices, aircraft and water vehicles. Objective. Studying the features of the formation and interaction of vortex formations inside and near a cross streamlined semicylindrical groove on a flat surface, as well as the structure, kinematic and dynamic characteristics of the boundary layer using statistical analysis. Methods. Experimental investiganions in a wind tunnel of the fields of averaged and fluctuation velocity components in semicylindrical groove and its near wake on a hydraulically smooth flat surface by hot-wire measurements in the range of Reynolds numbers calculated along the plate length to the front edge of the recess Rex=U0x/  from 3,8  104 up to 6,9  105. Results. According to measurements in the mid-section of the groove of the fields of actual velocities, the probability density functions of the longitudinal velocity fluctuations, their coefficients of asymmetry and excess are obtained. The profiles of the averaged longitudinal velocity and the isotaches of the averaged and fluctuation velocity components inside the groove are constructed. The regions of formation of the reverse flow in the groove, the velocity field in the shear layer, and the features of its interaction with the stern wall of the groove were found. In the transition from the laminar flow regime of a groove with a low vortex 91 ISSN 2521-1943. Mechanics and Advanced Technologies #2 (86), 2019 formation intensity to a turbulent one, at first an intense flow is formed in the near-bottom region of the cavity, directed towards the direction of the main flow. That is the reason of generation of the large-scale vortex structures that are periodically ejected out from the groove. As a result of the transition, the intensities of the vortex motion and the circulation flow in the groove volume are significantly increased, and in the near wake there is a separation region with intense velocity fluctuations. It has been established that in the boundary layer above the groove, the law of the probability density distribution of the longitudinal velocity fluctuations is close to normal one, but in the recess to the Maxwellian one. With the deep of semi-cylindrical groove the asymmetry and excess coefficients increase. Conclusions. A complex vortex flow that forms inside a half-cylindrical cavity leads to a change in the structure of the boundary layer above the plate. In the transition and turbulent flow regimes in the boundary layer on the plate, the features and regularities of both the generation of large-scale vortex structures inside the groove and their ejection out from the groove into the near wake are revealed. Thus, the conditions are established under which the transversely streamlined semi-cylindrical groove can serve as an effective generator of vortices, which can be used to control hydroaerodynamic drag and heat and mass transfer processes in structural elements of vehicles, power machines and apparatuses.uk
dc.description.abstractruПроблематика. Механизмы генерации вихревых структур в геометрических неоднородностях обтекаемых поверхностей как основа развития методов малозатратного управления гидромеханическими и теплофизическими характеристиками технических устройств, летательных аппаратов и средств водного транспорта. Цель исследования. Изучение особенностей формирования и взаимодействия вихревых образований внутри и вблизи поперечно обтекаемой полуцилиндрической канавки на плоской поверхности, а также структуры, кинематических и динамических характеристик пограничного слоя с помощью статистического анализа. Методика реализации. Экспериментальные исследования в аэродинамической трубе полей усредненных и пульсационных составляющих скорости в полуцилиндрической канавке и ее ближнем следе на гидравлически гладкой плоской поверхности путем термоанемометрических измерений в диапазоне чисел Рейнольдса, рассчитаных по длине пластины до переднего края углубления Rex=U0x/  від 3,8  104 до 6,9  105. Результаты исследования. По данным измерений в срединном сечении канавки полей актуальных скоростей получены функции плотности распределения вероятности пульсаций продольной скорости, их коэффициенты асимметрии и эксцесса. Построены профили усредненной продольной скорости и изотахи усредненных и пульсационных составляющих скорости внутри канавки. Обнаружены области образования обратного течения в канавке, поле скорости в сдвиговом слое и особенности его взаимодействия с кормовой стенкой канавки. При переходе от ламинарного режима обтекания канавки с малой интенсивностью вихреобразования к турбулентному вначале в придонной области углубления формируется интенсивная течение, направленное навстречу основному потоку, что генерирует крупномасштабные вихревые структуры, которые периодически выбрасываются наружу из канавки. В результате перехода значительно увеличиваются интенсивности вихревого движения и циркуляционной течения в объеме канавки, а в ближнем её следе наблюдается отрывная область с интенсивными пульсациями скорости. Установлено, что в пограничном слое над углублением закон плотности распределения вероятности пульсаций продольной скорости близок к нормальному, а в углублении — к максвелловскому. С удалением вглубь полуцилиндрической канавки коэффициенты асимметрии и эксцесса растут. Выводы. Сложное вихревое течение, формирующееся внутри полуцилиндрического углубления, приводит к изменению структуры пограничного слоя над пластиной. При переходном и турбулентном режимах течения в пограничном слое на пластине выявлены особенности и закономерности как генерации крупномасштабных вихревых структур внутри канавки, так и выброса их наружу из канавки в ближний след. Таким образом, установлены условия, при которых поперечно обтекаемая полуцилиндрической канавка может служить эффективным генератором вихрей, что может быть использовано для управления гидроаэродинамическим сопротивлением и процессами тепломассообмена в элементах конструкций транспортных средств, энергетических машин и аппаратов.uk
dc.description.abstractukПроблематика. Механізми генерації вихрових структур в геометричних неоднорідностях обтічних поверхонь як основа розвитку методів малозатратного керування гідромеханічними та теплофізичними характеристиками технічних пристроїв, літальних апаратів та засобів водного транспорту. Мета дослідження. Вивчення особливостей формування і взаємодії вихрових утворень усередині та поблизу поперечно обтічної напівциліндричної канавки на плоскій поверхні, а також структури, кінематичних і динамічних характеристик примежового шару за допомогою статистичного аналізу. Методика реалізації. Експериментальні дослідження в аеродинамічній трубі полів усереднених та пульсаційних складових швидкості в напівциліндричній канавці та її ближньому сліді на гідравлічно гладкій плоскій поверхні шляхом термоанемометричних вимірювань в діапазоні чисел Рейнольдса, що розраховані за довжиною пластини до переднього краю заглиблення Rex=U0x/  від 3,8  104 до 6,9  105. Результати дослідження. За даними вимірювань у серединному перерізі канавки полів актуальних швидкостей отримано функції щільності розподілу ймовірності пульсацій поздовжньої швидкості, їх коефіцієнти асиметрії та ексцесу. Побудовано профілі усередненої поздовжньої швидкості та ізотахи усереднених і пульсаційних складових швидкості усередині канавки. Виявлено області утворення зворотної течії в канавці, поле швидкості у зсувному шарі і особливості його взаємодії з кормовою стінкою канавки. При переході від ламінарного режиму обтікання канавки з малою інтенсивністю вихроутворення до турбулентного спочатку у придонній області заглиблення формується інтенсивна течія, спрямована назустріч напрямку основного потоку, що генерує великомасштабні вихрові структури, які періодично викидаються назовні з канавки. В результаті переходу значно збільшуються інтенсивності вихрового руху і циркуляційної течії в об’ємі канавки, а у ближньому її сліді спостерігається відривна область з інтенсивними пульсаціями швидкості. Встановлено, що в примежовому шарі над заглибленням закон щільності розподілу ймовірності пульсацій поздовжньої швидкості близький до нормального, а в заглибленні – до максвеллівського. З віддаленням вглиб напівциліндричної канавки коефіцієнти асиметрії і ексцесу ростуть. Висновки. Складна вихрова течія, що формується усередині напівциліндричного заглиблення, призводить до зміни структури примежового шару над пластиною. При перехідному і турбулентному режимах течії в примежовому шарі на пластині виявлено особливості та закономірності як генерації великомасштабних вихрових структур усередині канавки, так і викиду їх назовні з канавки до ближнього сліду. Таким чином, установлено умови, за якими поперечно обтічна напівциліндрична канавка може слугувати ефективним генератором вихорів, що може бути використаним для керування гідроаеродинамічним опором і процесами тепломасообміну в елементах конструкцій транспортних засобів, енергетичних машин і апаратів.uk
dc.format.pagerangeP. 84-92uk
dc.identifier.citationПоля швидкостей вихрової течії усередині поперечно обтічної напівциліндричної канавки / В. М. Турик, В. А. Воскобійник, O. А. Воскобійник, А. В. Воскобійник // Mechanics and Advanced Technologies. – 2019. – №2 (86). – P. 84-92.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2521-1943.2019.86.172754
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/33388
dc.language.isoukuk
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Instituteuk
dc.publisher.placeKyivuk
dc.sourceMechanics and Advanced Technologies, 2019, №2 (86)uk
dc.subjectнапівциліндрична канавкаuk
dc.subjectаеродинамічна трубаuk
dc.subjectпримежовий шарuk
dc.subjectтермоанемометрuk
dc.subjectвихрова структураuk
dc.subjecthalf-cylindrical grooveuk
dc.subjectwind tunneluk
dc.subjectboundary layeruk
dc.subjecthot-wire anemometeruk
dc.subjectvortex structureuk
dc.subjectполуцилиндрическая канавкаuk
dc.subjectаэродинамическая трубаuk
dc.subjectпограничный слойuk
dc.subjectтермоанемометрuk
dc.subjectвихревая структураuk
dc.subject.udc532.517uk
dc.titleПоля швидкостей вихрової течії усередині поперечно обтічної напівциліндричної канавкиuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
madt_2019-2_9.pdf
Розмір:
1.82 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Mechanics and Advanced Technologies, № 2 (86)