Красавин Е.Э., Никитченко Ю.А. «Вариант расчета обтекания тонкой пластины с использованием модели Навье– Стокса– Фурье» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 55, № 3, с. 42-49 (2024)

Предложен метод расчета обтекания тонкой пластины бесконечного размаха, установленной параллельно потоку. Решение строится на базе модели Навье– Стокса– Фурье (НСФ) с граничными условиями скольжения пограничного слоя на твердой поверхности. Метод предполагает наличие точки торможения на передней кромке бесконечно тонкой пластины. Численное решение задачи на линии тока, проходящей вдоль оси симметрии и поверхности пластины, представлено в виде средневзвешенного от традиционного решения вдоль всей линии тока и решения на линии симметрии с учетом точки торможения. Такой подход позволяет искусственно «притормозить» поток перед передней кромкой, что позитивно сказывается на распределении параметров газа вдоль поверхности пластины. Для тестирования предложенного метода использованы экспериментальные данные гиперзвукового обтекания острого клина потоком воздуха, расчеты по модельному кинетическому уравнению многоатомных газов, а также результаты расчетов других авторов, сравнивающих решения модели НСФ с кинетическими решениями. Численные тесты показали, что предложенный метод позволяет существенно улучшить результаты расчета распределения давления и нормального напряжения по поверхности пластины. В меньшей степени это относится к распределениям температуры и плотности, хотя некоторое улучшение решений также имеет место.

Часовников Е.А. «Влияние приведенной частоты на кинематику самовозбуждающихся колебаний коническо-сферического тела при числе Маха М=1,75» Теплофизика и аэромеханика, № 3, с. 475-481 (2024)

Проведены испытания конуса с задней полусферической частью в сверхзвуковой аэродинамической трубе на установке свободных колебаний по углу тангажа при числе Маха М=1,75 при нескольких значениях момента инерции тела относительно оси вращения. Во всех испытаниях после завершения переходного процесса зафиксированы незатухающие колебания конуса с амплитудой, зависящей от приведенной частоты. Выявлено, что зависимость амплитуды незатухающих колебаний от приведенной частоты имеет выраженный резонансный характер.

Кузнецов Е.Н. «Роль трения при формировании лобового сопротивления тел вращения в звуковом потоке газа» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 33, № 3-4, с. 62-66 (2002)

Приведены результаты расчетных исследований роли трения в формировании лобового сопротивления тел вращения в звуковом потоке газа. Показано, что оптимальные по волновому сопротивлению степенные тела с показателем степени образующей n=0,3 являются таковыми по лобовому сопротивлению в случае удлинения λ≤3, в диапазоне чисел М набегающего потока 0,97≤М∞<1,05 и в области чисел Рейнольдса, отнесенных к диаметру миделя носовой части, Rе_D≥0,5·10⁶.

Кажан А.В., Самохин В.Ф., Сорокина А.А. «Исследование акустического взаимодействия плоской реактивной струи за соплом с элементами планера летательного аппарата» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 54, № 5, с. 17-29 (2023)

На этапе предварительного проектирования летательного аппарата с низким уровнем шума для проведения оценки эффективности применения новых технических решений целесообразно выполнение как расчетных, так и экспериментальных исследований. В работе представлены результаты численных и экспериментальных исследований модели специально спроектированной хвостовой части новой компоновки летательного аппарата с плоским сегментированным соплом. Выдвинуто предположение о появлении нового источника акустического излучения, приводящего к возрастанию уровней звукового давления в области спектрального максимума шума плоской струи с экраном. В рамках поисковых исследований рассмотрено влияние различных элементов хвостовой части летательного аппарата на акустические характеристики плоской реактивной струи и предложены конструктивные мероприятия для улучшения акустических характеристик.

Григолюк Э.И., Кузнецов Е.Б. «Взаимодействие акустической волны с трехслойной конической оболочкой» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 7, № 2, с. 181-185 (1976)

Исследуется напряженное и деформированное состояние трехслойной конической оболочки, покоящейся в идеальной сжимаемой жидкости, под действием акустической волны давления, распространяющейся вдоль оси. Большее основание конуса закреплено в жестком коническом экране. Меньшее основание соединено с твердым телом конической формы, к которому на упругом элементе крепится масса, имитирующая оборудование и способная совершать возвратно- поступательное движение. Перемещения оболочки описываются нелинейными дифференциальными уравнениями не пологих трехслойных оболочек. Задача решается численно на ЭЦВМ. Определяются изгибные, мембранные напряжения, возникающие в оболочке, и ускорения жестких масс.

Столяров Е.П. «К линейной теории возбуждения звука турбулентными потоками в условиях быстрой деформации поля течения» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 11, № 6, с. 10-24 (1980)

Рассмотрено распространение малых возмущений в двумерных потенциальных течениях сжимаемого идеального газа. На основе линеаризованных уравнений пульсационного движении выведено неоднородное волновое уравнение относительно потенциала возмущений с известными объемными источниками ("диполями"), для которых даны аналитические выражения, сформулированы граничные условия для возмущений. Приведены аналитические выражения, описывающие соленоидальное поле возмущенной скорости. На простейших примерах (потенциальное обтекание цилиндра, сферы, осесимметричное течение в конфузоре) изучается роль объемных источников в возбуждении звука крупномасштабной турбулентностью.

Самохин В.Ф. «Параметрическое исследование мощности акустического излучения соосных струй» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 15, № 1, с. 55-64 (1984)

Предложена аналитическая модель для расчета акустической мощности соосных струй при различной начальной турбулентности внешней струи. Проведено параметрическое исследование акустической мощности изотермических и неизотермических соосных струй. Рассмотрена задача о выборе оптимальных параметров струй, обеспечивающих минимальную мощность акустического излучения.

Жулев Ю.Г., Мунин А.Г., Лебедева О.В., Потапов Ю.Ф. «Акустические характеристики моделей эжекторных глушителей шума струй» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 15, № 1, с. 46-53 (1984)

Приведены результаты исследования акустических характеристик глушителя шума струи, выполненного в виде гофрированного сопла и эжектора со звукопоглощающими стенками. Экспериментально показано, что при определенном сочетании форм выходных сопел и размеров эжектора шум реактивной струи может быть снижен на величину, равную 13 дБ в области составляющих спектра, где шум максимален, как в стационарных условиях, так и в условиях полета до 270 км/час.

Белопольская Л.Л., Брейтвейт В.К., Зосимов А.В., Тимофеев Е.Б. «К акустическому подавлению автоколебании в аэродинамической трубе с открытой рабочей частью» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 16, № 4, с. 65-83 (1985)

В открытой рабочей части аэродинамической трубы с диаметром сопла 1,2 м исследованы поля пульсаций скорости и давления. Обнаружено, что, несмотря на наличие в этой трубе специальных устройств для подавления низкочастотных пульсаций потока, в рабочей части при ряде значений средней скорости течения возникают автоколебания потока, приводящие к двух-, трехкратному росту интенсивности продольных пульсаций скорости. Для подавления этих колебаний поток в рабочей части трубы был подвергнут высокочастотному акустическому облучению, и в результате удалось снизить интенсивность пульсаций скорости и давления на автоколебательных режимах течения до уровня, соответствующего неавтоколебательным режимам.

Бардаханов С.П., Довгаль А.В., Качанов Ю.С., Козлов В.В., Свищев Г.П., Симонов О.А., Щербаков В.А. «Акустическое управление развитием возмущений в пограничном слое» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 17, № 1, с. 41-46 (1986)

Исследована возможность управления течением в пограничном слое возбуждением в нем возмущений на частоте волн неустойчивости звуковыми колебаниями внешнего потока. Рассмотрена различная ориентация звукового источника относительно модели. Акустическое возбуждение заметно влияет на уровень пульсаций в пограничном слое в соответствии с фазой задаваемых колебаний.

Вышинский В.В., Кузнецов Е.Н. «Учет трения при выборе оптимальных форм носовых частей тел вращения в звуковом потоке» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 17, № 3, с. 110-114 (1986)

Приведены результаты расчета волнового сопротивления, сопротивления трения и полного сопротивления носовых частей тел вращения с параболической образующей при звуковой скорости набегающего потока, числах Re=(0,5–18)10⁶ и относительном удлинении λ=2–6. Расчеты проводились как при фиксированном, так и при свободном положении точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный. Определена область чисел Re и значений X, в которой определение оптимальной формы нужно вести с учетом сопротивления трения и положения точки перехода.

Соболев А.Ф. «Исследования по повышению эффективности звукопоглощающих конструкций в канале авиационного двигателя» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 18, № 6, с. 41-50 (1987)

Получены приближенные формулы, позволяющие определить направление максимального излучения данной моды относительно оси канала при различных соотношениях между скоростями потока в канале и в окружающей среде. Рассмотрены два характерных случая: 1) скорость потока в канале плавно переходит в скорость потока в окружающей среде, 2) между струей, вытекающей из канала, и спутным потоком существует тангенциальный разрыв скорости. Проведено экспериментальное исследование возможности увеличения затухания звука в канале за счет оптимизации затухания наиболее существенных мод. Наиболее существенные моды определялись по характеристикам излучения с использованием полученных приближенных формул.

Лебедева О.В., Науменко Н. «Оптимизация параметров звукопоглощающей облицовки эжекторного глушителя шума струи» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 19, № 3, с. 110-114 (1988)

На примере простейшего эжекторного глушителя описывается метод выбора оптимальных параметров звукопоглощающей облицовки и проведена оценка максимально возможной при этом величины снижения шума.

Бардаханов С.П., Козлов В.В., Носырев И.П. «Исследование структуры течения за лопатками поворотного колена аэродинамической трубы при акустическом воздействии» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 19, № 4, с. 45-51 (1988)

Экспериментально показано, что в турбулентных следах за поворотными лопатками аэродинамической трубы акустические колебания преобразуются в вихревые возмущения или когерентные структуры, сносящиеся вниз по потоку.

Безменов В.Я. «Акустический шум, излучаемый емкостью аэродинамической трубы импульсного действия» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 19, № 4, с. 52-61 (1988)

Изложен метод отделения уровня акустического шума, излучаемого емкостью аэродинамической трубы импульсного типа, основанный на результатах испытаний в модельной установке.

Косинов А.Д., Семенов Н.В., Питеримова М.В., Яцких А.А., Ермолаев Ю.Г., Смородский Б.В., Шмакова А.В. «Особенности развития волнового поезда в продольном возмущении сверхзвукового пограничного слоя» Прикладная механика и техническая физика, 65, № 4, с. 63-82 (2024)

С использованием результатов экспериментов получены пространственно-временные распределения амплитуды контролируемых пульсаций и их частотно-волновые характеристики при слабонелинейном развитии волнового поезда в области стационарного следа внутри пограничного слоя плоской пластины при числе Маха M=2. Продольное стационарное возмущение порождалось парой боковых слабых ударных волн. Контролируемые возмущения генерировались в поток локальным высокочастотным тлеющим разрядом, расположенным внутри модели. Анализ развития контролируемых возмущений проводился на основе линейной теории гидродинамической устойчивости. Выявлены типичные резонансные триплеты волн. Обнаружено, что неоднородность течения подавляет механизмы взаимодействия контролируемых возмущений

Устинов М.В. «Определение амплитуды волн Толлмина–Шлихтинга, порождаемых турбулентностью потока, с помощью сопряженных линеаризованных уравнений Навье–Стокса» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 55, № 6, с. 17-29 (2024)

Сформулирована задача для сопряженных линеаризованных уравнений Навье–Стокса, решение которой описывает генерацию нарастающих в пограничном слое на скользящем крыле собственных мод периодическими по размаху вихревыми возмущениями набегающего потока. Такое решение позволяет найти коэффициенты порождения волн неустойчивости сразу для широкого класса внешних возмущений. Это существенно снижает объем вычислений по сравнению с традиционным подходом, основанным на решении линеаризованных уравнений Навье–Стокса для каждой периодической по пространству и времени вихревой моды. Созданный метод применен для расчета генерации прямой волны Толлмина–Шлихтинга в пограничном слое на плоской пластине двумерными вихревыми возмущениями.

Лифшиц Ю.Б. «Об обтекании носовой части крылового профиля звуковым потоком» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 2, № 4, с. 1-6 (1971)

Разработанная ранее численная схема метода установления применяется для расчета течения при звуковой скорости потока на бесконечности около трех серий симметричных профилей, каждая из которых характеризуется некоторым двухпараметрическим законом изменения кривизны. Полученные результаты являются основой для выяснения свойств трансзвуковых течений около профиля.

Игнатьев С.Г., Лифшиц Ю.Б. «К теории обтекания профиля звуковым потоком» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 3, № 4, с. 9-13 (1972)

Дается вывод полученной ранее эмпирической формулы, связывающей давление с местным углом наклона на хвостовой части профиля, обтекаемого звуковым на бесконечности потоком. С помощью этой формулы решается задача об оптимальной форме хвоста профиля.

Лифшиц Ю.Б. «Об обтекании тел вращения звуковым потоком идеального газа» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 4, № 6, с. 1-7 (1973)

Рассмотрены асимптотические свойства потока на больших расстояниях от конечных тел и приведены результаты численных расчетов течения газа со звуковой скоростью на бесконечности около двух различных тел вращения. С помощью обработки численных данных на основе формул асимптотической теории выявлено, начиная с каких расстояний она справедлива и насколько точно примененная разностная схема описывает течение газа вдали от тел вращения.

Ефимцов Б.М. «Влияние динамической жесткости ребер на колебания подкрепленной пластины» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 19, № 5, с. 147-154 (1988)

На основе теоретического анализа изучаются основные тенденции и закономерности в собственных колебаниях тонких пластин, связанные с влиянием упругоинерционных свойств подкрепляющих ребер. Формулируются условия, при которых низшая собственная частота подкрепленной пластины превышает первую частоту собственных колебаний ее свободно опертого изолированного пролета, а расстояние между узловыми линиями соответствующей формы колебаний не превышает шага подкрепляющих ребер.

Мозжердва Н.А. «Методика определения эквивалентов при испытаниях конструкции на усталость в акустическом поле» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 19, № 5, с. 155-160 (1988)

Описана методика определения режимов испытаний конструкции на усталость в акустической камере, эквивалентных по накопленному повреждению расчетным режимам. Методика основана на представлении реакции конструкции на акустическое нагружение в виде суммы нормальных тонов колебаний. Расчетная акустическая нагрузка в характерные моменты полета считается кусочно-стационарным процессом с заданной спектральной плотностью. Показано, что продолжительность испытаний на эквивалентном режиме в общем случае зависит как от расчетных значений спектральной плотности нагрузки, так и от спектра реакции конструкции при испытаниях. Получены расчетные соотношения для оценки времени испытаний на эквивалентном режиме и эквивалентной наработки конструкции при испытаниях в акустической камере.

Ни А.Л., Рыжов О.С. «Расширение квазиравновесного звукового потока релаксирующей смеси у края плоской пластинки» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 9, № 3, с. 73-80 (1978)

Рассматривается разворот равномерного потока химически активной смеси у края плоской пластинки в предположении, что макроскопическое время много больше времени протекания химической реакции, а скорость частиц в невозмущенном состоянии равна равновесной скорости звука. Кроме того, построены поля вспомогательных течений вокруг конфигураций, состоящих из пластинки с расположенными позади нее параболическими стенками. Показано, что искомое решение представляет собой неравномерный предел последовательности функций, задающих параметры вспомогательных течений, когда параболическая стенка отодвигается на бесконечность.

Кашинский О.Н., Алексеев М.В., Лукьянов А.А., Курдюмов А.С., Лобанов П.Д. «Исследование гидродинамических характеристик неподвижного пузыря Тейлора при различных скоростях опускного потока жидкости» Теплофизика и аэромеханика, № 3, с. 569-585 (2024)

Проведено комплексное экспериментально-расчетное исследование течения при обтекании неподвижного газового снаряда при скоростях опускного потока от 0,15 до 0,3 м/c в вертикальной трубе диаметром 20 мм. Выполнены трехмерные расчеты методом VOF (volume of fluid) в пакете OpenFOAM с применением нестационарной модели турбулентности κ–ω SST. Экспериментальное исследование гидродинамических характеристик потока проведено с использованием электродиффузионного метода. Показано влияние скорости потока на изменение формы носика газового снаряда. В ходе работы выполнено сравнение расчетных и экспериментальных данных и показано их хорошее соответствие. Изучено распределение скоростей в жидкости и газе, а также распределение толщины пленки жидкости вокруг газового снаряда. Показано, что трение на стенке в пленке жидкости вокруг газового снаряда не зависит от скорости нисходящего потока.