 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |
 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Снижение турбулентного трения за счёт использования податливых покрытий Проблема снижения сопротивления тел, движущихся в жидкостях и газах, является одной из самых важных и практически значимых в аэрогидродинамике. Идея использования податливых покрытий была подсмотрена человеком у дельфинов: предполагалось, что особая структура кожи животных позволяет серьезно снижать трение и развивать, на первый взгляд, невероятные скорости в воде. Использование податливых покрытий считается перспективным направлением по снижению трения и турбулентного шума, затягивания ламинарно-турбулентного перехода пассивным образом (без дополнительного подвода энергии).
Схема модели и расположения сменных пластин.
Трёхмерная модель.
Следует отметить, что многочисленные исследования в данной области были проведены без фиксации свойств использовавшихся покрытий. В силу чего многие успешные результаты не удалось повторить в других лабораториях. В настоящее время разработаны точные методы определения вязких и упругих свойств податливых покрытий, а также теории, описывающие взаимодействие вязкоупругого материала и потока жидкости (газа) над ним, позволяющие перевести исследования в данном вопросе на новый качественный уровень. В лаборатории экспериментальной гидродинамики с 2014 года совместно с А.В. Бойко и В.М. Куликом (СО РАН, Новосибирск) проходят эксперименты по изучению влияния податливых покрытий на снижение сопротивления в воде. Для этого была разработана специальная модель, устанавливаемая в гидродинамическую трубу, со сменными боковыми пластинами — эталонными металлическими или с податливым покрытием. 
Фотография модели в сборе и в разобранном виде.
Сменная пластина с податливым покрытием.
Работа в данной области происходит в двух направлениях. В первом исследуется взаимодействие податливых покрытий с развитым турбулентным пограничным слоем, главным образом для определения удачных образцов для снижения трения. Для этого фиксируется общая сила сопротивления, действующая на модель, и локальное значение трения в точке, определяемое косвенным методом из профиля осредненной продольной скорости в пограничном слое. Измерение скорости и ее пульсаций осуществляется с помощью лазерного доплеровского измерителя скорости (ЛДИС).
Измерение средней скорости и пульсаций в турбулентном пограничном слое с помощью ЛДИС.
Второе направление связано с изучением влияния податливых покрытий на устойчивость ламинарного пограничного слоя (ламинарно-турбулентный переход). Для этих целей определяются профили скоростей и пульсаций вблизи стенки, по которым далее определяется положение перехода и находятся интегральные характеристики переходного пограничного слоя. 
Пример зависимостей коэффициента общего сопротивления модели Cx от скорости потока при установленных металлических (квадраты) и тестовых (треугольники) пластинах с толщиной покрытия 4 мм.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Последнее обновление: август 2024 г. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
