Скорости переноса когерентных вихревых структур в турбулентном пограничном слое на цилиндре

Abstract

Представлены экспериментальные данные о фазовой, а также локальной и средней групповых, продольных конвективных скоростях давлениеобразующих коррелированных вихревых структур турбулентного пограничного слоя на гибком протяженном цилиндре в осесимметричном потоке. Приведены зависимости конвективных скоростей от частоты, числа Рейнольдса Rex и разделения между датчиками пульсаций давления. Проведена сопоставительная оценка скоростей переноса с результатами для жестких цилиндров, гладких и шероховатых плоских пластин. Получены значения конвективной скорости от 0.6U? для мелкомасштабных высокочастотных вихрей до скорости порядка U? для крупномасштабных низкочастотных вихревых систем. Установлено, что в турбулентном пограничном слое на гибком цилиндре существуют высококоррелированные вихревые структуры, которые обладают более высокой скоростью переноса, чем для случаев жесткого цилиндра и пластины. Увеличение поперечной кривизны поверхности обтекаемого цилиндра d/a приводит к насыщению пограничного слоя крупномасштабными давлениеобразующими вихревыми системами.

Наведені експериментальні дані про фазову й локальну та середню групові повздовжні конвективні швидкості тискоутворюючих корельованих вихрових структур турбулентного граничного шару на гнучкому видовженому циліндрі в осесиметричному струмені. Подані залежності конвективних швидкостей від частоти, числа Рейнольдса Rex та розділення між приймачами пульсацій тиску. Проведено співставлення швидкостей переносу з результатами для жорстких циліндрів, гладких та шорсткуватих плоских пластин. Отримані значення конвективної швидкості від 0.6U? для дрібномасштабових високочастотних вихорей до швидкості близької до U? для великомасштабових низькочастотних вихрових систем. Встановлено, що в турбулентному граничному шарі на гнучкому циліндрі присутні висококорельовані вихрові структури, котрі мають більш високі швидкості переносу, ніж для випадків жорсткого циліндра й пластини. Збільшення поперечної кривизни поверхні обтічного циліндру d/a призводить до насичення граничного шару крупномасштабовими тискоутворюючими вихровими системами.

The experimental results are introduced on the phase and, also, the local and mean streamwise convective velocities of the pressure-producing correlation vortex structures of a turbulent boundary layer on the flexible extended cylinder streamlined by axialsymmetric flow. There are given the dependencies of convective velocities from the frequency, the Reynolds number Rex, and separations between transducers of pressure fluctuations. The comparative estimate of these convective velocities with the results for rigid cylinder, smooth and rough flat plates is yielded. The values of convective velocity are obtained from 0.6U? for small-scale high-frequency eddies up to velocity of the U? order for large-scale low-frequency vortex systems. It is found out that in a turbulent boundary layer on the flexible cylinder there exist the highly correlated vortex structures, which have higher convective velocity than in the cases of rigid cylinder and the plate. The increase of transverse curvature of surface of the streamlined cylinder d/a leads to saturation of boundary layer with large-scale pressure-producing vortex systems.