Подавление волн неустойчивости в стохастически возбужденной турбулентной низкоскоростной струе с использованием упреждающего управления

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Рұқсат ақылы немесе тек жазылушылар үшін

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.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

И. Моралев

Объединенный институт высоких температур РАН

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: morler@mail.ru
Ресей, Москва

А. Котвицкий

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: morler@mail.ru
Ресей, Москва

О. Бычков

Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского

Email: morler@mail.ru
Ресей, Жуковский

Әдебиет тізімі

  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.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Experimental scheme and schematic diagram of the control system (a); plasma actuator design (b): 1 – ceramic sputtering, 2 – internal electrode (base), 3 – corona electrode; (c) – a photo of the nozzle with a discharge on the edge.

Жүктеу (125KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Spectra measured by a thermoanemometer on the jet axis (a): 1 – in the X/D section = 0.5, 2 – 1.5, 3 – 2.5, 4 – 3; ( b) are the growth curves of the total longitudinal velocity pulsations in the 10-2000 Hz band (0.2 ≤ Sh ≤ 2): dashed curve – control measurements, solid curve – with control.

Жүктеу (130KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Velocity profiles (a) at position X/D = = 2 (1), ripples in the full frequency band (2) and in the band Sh = 3-9 (3); (b) – the difference between velocity profiles (1) and high-frequency ripples (2) with and without control; (c) – pulsation spectra at position X/D = 2: 1 – R/D = 0, 2 – 0.5, 3 – 1, 4 – 1.5; dashed curve – control measurements, solid curve – with control.

Жүктеу (187KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024