В ЦАГИ исследовали способ увеличения скорости потока в аэродинамической трубе

Уникальная экспериментальная база, аналогов которой нет в мире, — визитная карточка Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»). Сегодня, стремясь соответствовать вызовам технического прогресса, специалисты института проводят ее поэтапную модернизацию. Так, в рамках научно-исследовательской работы «Стенд 2021» исследуется метод увеличения скорости рабочего потока для проектируемой перспективной аэродинамической трубы дозвуковых скоростейТ-204.

Одной из особенностей аэродинамических установок с открытой рабочей частью является вибрация элементов конструкции из-за низкочастотных пульсаций рабочего потока, что приводит к существенному ограничению его скорости. С такой проблемой ученые ЦАГИ встретились еще при создании первых аэродинамических труб с открытой рабочей частью, в том числе Т-101, Т-104. Учитывая, что проектируемая АДТ Т-204 должна иметь существенно более высокую скорость рабочего потока, чем указанные установки, проблема пульсации становится весьма актуальной и должна быть в значительной степени решена уже на этапе проектирования.

«Для решения этой задачи мы впервые детально, с использованием современных методов исследования потока (PIV, термоанемометрии) изучили влияние вихрегенераторов различной геометрии на пограничный слой (слой смешения) рабочей струи, а также его взаимодействие с входным устройством диффузора. Нам удалось получить результаты, которые говорят об эффективности использования данного способа для экспериментальных установок такого класса», — рассказал начальник отделения проектирования аэродинамических труб и стендов прочности ФГУП «ЦАГИ» Николай Батура.

Воздействие различных по форме (треугольных, прямоугольных) вихрегенераторов на структуру турбулентности слоя смешения исследовалось в аэродинамической трубе Т-03, которая является моделью проектируемой АДТ Т-204. В результате показано, что вихрегенераторы в виде треугольных пластин позволяют значительно — до 40 процентов снизить энергию турбулентной составляющей потока в слое смешения. Одновременно уменьшается аэродинамическое сопротивление струи, благодаря чему увеличивается скорость рабочего потока на 3–4 процента, без увеличения мощности привода.

На основе полученных экспериментальных данных разработана математическая модель, хорошо описывающая характеристики турбулентного течения в слое смешения рабочей струи. Она будет использована при расчете открытой рабочей части АДТ Т-204.

Проектируемая специалистами ЦАГИ перспективная аэродинамическая труба дозвуковых скоростей Т-204 призвана заменить устаревшую АДТ Т-104, созданную в 1939 году. Новая установка при размерах, близких к Т-104, будет иметь более высокую скорость рабочего потока (140 м/с для открытой рабочей части и 160 м/с — для закрытой). При этом, в отличие от предшественницы, она станет малошумной и пригодной для акустических исследований.