ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Изменение модового состава турбулентных пульсаций при акустическом возбуждении струи. Локализация мест спаривания и разрушения когерентных структур при акустическом возбуждении струи. Механизмы акустического возбуждения струи из "Акустическое управление турбулентными струями " Рассмотрим изменение модового состава турбулентных пульсаций в начальном участке турбулентной струи при ее акустическом возбуждении. На рис. 2.34 представлены зависимости азимутальной корреляции продольных пульсаций скорости RuuW на внутренней границе слоя смешения x/d = 3, rfd = 0,24) струи при ее продольном акустическом облучении с безразмерными частотами St = 0,32 и 3,7 и в отсутствие возбуждения (Stj, = 0). Здесь же справа представим модовое разложение для указанных чисел Струхаля. Видно, что низкочастотное воздействие приводит к заметному усилению нулевой моды и ослаблению всех остальных мод. Высокочастотное воздействие, наоборот, приводит к некоторому снижению вклада нулевой моды и соответствующему увеличению вклада первой моды и мод более высокого порядка [2.15]. [c.77] Качественно подобная картина наблюдается и при измерениях в слое смешения, однако, количественные изменения вклада различных мод при акустическом возбуждении струи здесь существенно меньше, чем в ядре, что, по-видимому, связано с влиянием мелкомасштабных пульсаций скорости. Таким образом, увеличение вклада нулевой моды при низкочастотном продольном акустическом возбуждении струи соответствует стабилизации тороидальных вихревых структур в слое смешения высокочастотное возбуждение приводит к ослаблению тороидальных структур и усилению первой моды. [c.77] О локализации мест спаривания когерентных структур при акустическом возбуждении струи свидетельствуют также весьма тщательные эксперименты с турбулентной струей при ее высокочастотном радиальном акустическом возбуждении [2.49]. Основные параметры струи d = 50,8 мм, UQ = 30,5 м/с, о 0,1%, Stfl = 0,0174. На рис. 2.36 приведены изменения вдоль по потоку толщины потери импульса на участке x/d = 0,1 - 0,8 при наличии и отсутствии акустического возбуждения. Обращает на себя внимание немонотонный характер изменения толщины потери импульса 9 x/d), в отличие от плавного ее нарастания вдоль по потоку при отсутствии акустического возбуждения. [c.79] Аналогичная картина наблюдается также при построении линий равных значений пульсаций скорости и рейнольдсовых напряжений сдвига. На рис. 2.37 представлены линии равных значений рейнольдсовых напряжений сдвига в турбулентной струе [2.46] при отсутствии акустического возбуждения, а также при низкочастотном возбуждении, когда Stj = 0,3 и St, = 0,85. [c.79] Подобные результаты бьши получены также в [2.15] для линий равных значений u v ) в слое смешения при отсутствии возбуждения (Stj = 0), при низкочастотном (Stj = 0,32) и высокочастотном (St — 3,7) возбуждении (рис. 2.38). Необходимо отметить [2.43], что в опытах с искусственным возбуждением струи полный контроль над течением удается сохранить не более чем в течение первых нескольких первых слияний вихрей, после чего сфазированность не сохраняется. [c.79] Перейдем теперь к рассмотрению возможных механизмов реализации эффекта ослабления перемешивания при высокочастотном периодическом возбуждении. Применительно к начальному ламинарному пограничному слою известно, что максимальное воздействие периодических возмущений на неустойчивый слой смешения наблюдается в диапазоне частот, соответствующем максимальным инкрементам роста возмущений вблизи кромки сопла [2.69]. Согласно линейной теории устойчивости [2.53], максимум инкремента достигается при Stg = 0,017. [c.80] Механизм подавления пульсаций на оси струи при воздействии высокочастотных возмущений обусловлен быстрым ростом неустойчивости ламинарного слоя сдвига вблизи сопла и, следовательно, сворачивание в вихри и их последующее разрушение происходит на более коротком участке, чем при отсутствии возбуждения. Этим как бы задерживается или ослабляются последующие попарные слияния вихрей [2.69]. [c.81] Это утверждение подвергается сомнению в [2.34] на том основании, что тогда уровни пульсаций на оси струи при акустическом возбуждении должны принимать некоторое промежуточное значение между крайними значениями, соответствующими начальным ламинарному и турбулентному пограничным слоям без возбуждения как следует из эксперимента [2.17], это не имеет места. [c.81] Описанные в [2.70] специально поставленные опыты показали, что механизм подавления турбулентности при высокочастотном возбуждении сдвиговых течений не может быть объяснен ни взаимодействием волн Толмина-Шлихтинга в пограничном слое сопла и волн Кельвина-Гельмгольца в слое смешения, ни турбулизацией начального пограничного слоя при акустическом возбуждении. [c.82] Механизмы воздействия акустических волн на нелинейное развитие трехмерных возмущений в затопленных струях исследованы в [2.24]. Авторами обнаружена жесткая неустойчивость струйных течений и слоев смешения по отношению к трехмерным конечно-амплитудным возмущениям типа раностного резонанса. Объяснен ряд явлений, связанных с аэроакустическим стабилизирующим и дестабилизирующим воздействием акустических волн на устойчивость и дальнобойность струй. Теоретический анализ проведен на базе трехмерных нестационарных уравнений Навье-Стокса без каких-либо дополнительных предположений при расчете как ламинарного, так и турбулентного течений. [c.82] Интересно отметить, что расчет плоской турбулентной струи на базе двухпараметрической модели турбулентности [2.1] показалЁ что при уменьшении начального масштаба турбулентности происходит некоторое увеличение дальнобойности струи. [c.82] Вернуться к основной статье