Способ управления пограничным слоем и устройство для его осуществления

в)ЮЦ и)5 Ц 5 В 64 С 21 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК ПАТЕНТУ Комитет Россицской Федерации по патентам и товарным знакам(73) Центральный азрогидродинамический институтимлрофНЕЖуко вского(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОГРАНИЧИЬМЛСПОЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(67) Изобретение относится к авиационной техникеи может быть использовано в устройствах для управления пограничным слоем. Цель изобретения -повышение эффективности. После определения положения области перехода пограничного сгоя вводят сигнал возмущения в ламинарной области пограничного слоя, измерягот возмущения и характеристики потока в начале области перехода, регулируют амплитуду сигнала возмущения, измеряют возмущения и характеристики потока от начала области перехода до задней кромки обтекаемой поверхности и в соответствии с этими измерениями регулируют частоту сигналов возмущений. Возмущения в пограничный слой вводят импульсами. Устройство снабжено измерителем перемежаемости 14, вход которого соединен с термоанемометром 11, а выход - с генератором возмущений О, Генератор возмущений 8 выполнен импульсным 2 сл. ф-лы,З ил.Изобретение относится к авиастроениюи Г 5 ре 55 мущестьеь 555 о к способам и устройствам для управления пограничными слоями,развивающимися на Обтекаемых поверхностях летательных аппаратов и их моделей.Известны техническле решения для упрайлен 5 я пГГраничным слоем, В которыхвводят искусственные Возмущения, например акустические, В область перед началомперехода, частоту, амплитуду и фазу которых Вь 5 бираОт из условия компенсации естественных возмущений в пограничномслое,Известны способ и устройство для управления раэвлтием пограничного слоя на. Обтекаемой поверхности, о которыхопределя;От5 естогОлОже 5555 е Области перехода ламинэрнОГО пОГранинОГО слОя Втурбулентный, измеряют его характеристики по Всей длине и вводят в пограничныйслой Возмудания. Частоту и амплитуду вводимых Возмущений корректиру 5 от по характеристикам слоя, При этом для техническогоОсуЦестгдлени 5 способа применяют устройс 1 ВО, содержащее на Обтекаемой пОВерхности; ермоанемометрические датчики,задатчики возмущений, блок измерения и55;аления. Регулируя амплитуду и фазуВВОдимых Возмущений, добиваются подавле 55 ия развива 5 ощихся в ламинарном пограничом слое естестВе 555 ых озмущей итем самым затягивают Возникновение турбулентности, что приводит к уменьшениюОбщеГО сопротивления. В условиЯх раэвитил пограничного слоя его характериСтикИизмеЯется случайным образом Во времении о пространстве, что приводит к необходимости использования неопределенногомОскества датчиков задйтчиков блокОВ измерений и управления, При этом вводимыевозмущения испытывают взаимное влияниеи известное техническое решение становится малозффектлвным. Неэффективен способ и в случаях больших возмущенийвнеш еГО потока, когда переход ламинарного пограничьОго слоя в турбулентныйпроисход 5 лт без предварительного роставозмущений В виде волн Толлми 55 а-Шлихтинга,Целью изобретения является повышеие эффективности способа и устройствауправления пограничным слоем.Это достигается тем, что о способе управления пограничным слоем путем его ламинаризации, в котором определяютположение на обтекаемой поверхности области г 5 ерехода ламинарного пограничногослоя о турбулентный, измеряот характеристики ооа в оранио слое От набралаобласти парохода до задней кромки Обтвквемой поверхности и вводят в пограничный слой возмущения, при этом частоту и амплитуду возмущений корректируют по характеристикам потока, после определения 5 положения области перехода пограничногослоя вводят сигнал возмущения в ламинарной области пограничного слоя, измеряют оозмущения и характеристики потока в на-.чале области перехода, регулируют ампли туду сигнала возмущения, измеряютвозмущения и характеристики потока от начала области перехода до задней кромки обтекаемой поверхности и в соответствии с этими измерениями регулируют частоту сигналов возмущений, причем возмущения в пограничный слой вводят импульсами.При этом устройство управления пограничным слоем, содержащее установленные на обтекаемой поверхности термоанемо метрические датчики характеристик потока,эадатчики возмущений пограничного слоя и блок измерений и управления, включающий связанный с датчиками термоанемометр и соединенный с задатчиками генератор воз мущений, снабжено измерителем перемежаемости, вход которого соединен с термоанемометром, а выход - с генератором возмущений выполнен импульсным,На фиг,1 приведены осциллограммы выЗ 0 ходных сигналов датчиков термоанемометра; на фиг.2 - графики зависимости Я = 1(йе), где 3 =- р(- ) , е мгновенная величина сигйала термоанемометра; на фиг.З - блок-схема устройства.Определяют область перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный, вводят возмущения в ламинарный пограничный слой, измеряют возмущения; регу лируютего амплитуду, изменяютвозмущения и характеристики потока от начала области перехода до задней кромки обтекаемой поверхности и в соответствии с этими измерениями регулируют частоту сигналов возмущений, причем возмущение,в пограничный слой вводят импульсамиФиг,1 и 2 иллюстрируют работоспособность гпособа по результатам опытов, проведенных в аэродинамической трубе с 50 модель 0 тела Вращения.Осциллограммы даны двух чисел РейОх. нольдса - Ве = , где Ч, - скоростьвнешнего потока; х - расстояние сечения измерений от носика модели, равное 2,7 м; м- кинематический коэффициент вязкости.Осциллограмма 1 соответствует датчику 1, установленному в зоне локального неблагоприятного градиента давления и больших1нестанционарных возмущений, Осцилло2002669 грамма 2 относится к датчику 2, расположенному в зоне пограничного слоя, свободной от указанных выше неблагоприятных для устойчивости ламинарного пограничного слоя факторов. Датчик 2 регистрировал 5 характеристики невозмущенного пограничного слоя, набегающего на зону датчика 1,В зоне датчика 1 переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный начинался при числе йе = 0,7 10 При этом начало 10 скорости в пограничном слое без особого выделения каких-либо частот фиг.2). Датчик 2 отмечал начало перехода при числе йе =5 10, который наступал в результате предварительного роста амплитуд волн Тол лмина-Шлихтинга, Отмеченные различия механизмом и величин числа Ве возникновения перехода свидетельствуют, что в зоне датчика 1 перехода ламинарного погранич- . ного слоя.в турбулентный происходил при 20 минимальном числе йе, т.е, дестабилизирующие факторы были здесь предельно эффективными, Однако даже в этих условиях за локальными турбулентными образованиями, входящими в зону датчика 1 из лами-. 25 нарного пограничного слоя, .имел место ламинарный след (зона 4), Ламинарное течение за локальными турбулентными образованиями, входящими в зону датчика 1 иэ ламинарного пограничного слоя, имел мес то ламинарный след (эона 4). Ламинарное течение за локальными турбулентными образованиями при Ч =31 м(с сохранялось в течение 0,1-0,2 с, За это время задняя кромка турбулентного образования смещалась 35 вниз по потоку от точки регистрации сигнала на 3 = 0,1 - 0,2) Чт. где Чт - 0,5 Ч - скорость перемещения задней. кромки. В рассматриваемом примере , =(1,5-3,1)м, Наличие таких ламинарных зон, где трение 40 в несколько раэ меньше турбулейтного, приводили к снижению и общего поверхносного сопротивления обтекаемых потоком тел,Устройстводля управления пограничным слоем показано на фиг,3, Здесь вблизи лере ния его эффективности, после определения положения области перехода пограничного слоя вводят сигнал воэмуще 50 ния в ламинарной области пограничногослоя, измеряют возмущения и характеристики потока в начале области перехода, регулируют амплитуду сигнала возмущения, измеряют возмущения и характери 55 стики потока от начала области переходадо задней кромки обтекаемой поверхности и в соответствии с этими измерениями регулируют частоту сигналов возмущений, причем возмущения в пограничный слой ,вводят импульсами. Э о р мул а и зоб ретени я 1. Способ управления пограничным слоем путем его ламинаризации, в котором определяют положение на обтекаемой поверхности области перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный, измеряют характеристики потока в пограничном слое от начала области перехода до задней кромки обтекаемой поверхности и вводят в пограничный слой возмущения, при этом частоту и амплитуду возмущений корректируют по характеристикам потока, отличающийся тем, что, с целью повышедней кромки обтекаемого потоком тела 5 спограничным слоем 6 установлены эадатчики возмущений 7, связанные с импульсамигенератором 8. Вдоль модели за эадатчиками размещены, например, датчики термоанемометра 11, которые чеьдз коммутатор12 соединен с измерительным блоком термоанемометра 13, К выходу термоанемометраподключен блок перемежаемости 14.При работе датчики 11 подключают через коммутатор 12 к измерительному блоку13 и похарактеру его сигнала определяютместоположение 9 перехода ламинарногопограиичного слоя 6 в турбулентный 10. Затем подают от генератора 8 импульсы возмущений на задатчики 7, регулируют ихзначения так. чтобы перед местом перехода9 они превращались в локальные турбулентные зоны, ламинарный след которых наблюдался на наибольшем расстоянии отэадатчиков, После этого регулируют периодимпульсов генератора 8 таким образом, чтобы коэффициент перемежаемостиХтту =. - был минимальным во всех сечетобщниях пограничного слоя. Здесь Х 1 т - суммарное время наблюдения, в течениекоторого в точке измерений поток был турбулентным, 1 общ - общее время измерения,Величина определяется посредством блокаперемежаемости 14, Связь блока 14 с генератором возмущений 8 может быть автоматической или посредством оператора,Выходной сигнал термоанемометра однозначно связан с величщой поверхностноготрения, что позволяет определять оптимальный режим работы импульсного генератора также и путем его настройки поминимальной величине поверхностноготрения в пограничном слое,(56) Патент США ЬЬ 2783008, кл. 244-130,1957,Заявка Великобритании М 2124730, кл.В 64 С 21(ОО, 1984.200266901 с 2, Устройство управления пограничным слоем, содержащее установленные на обтекаемой поверхности тврмоанемометрические датчики характеристик потока, эадатчики возмущений пограничного слоя и блок измерений и управления, включающий связанный с датчиками термоанемометр и соединенный с эадатчиками генератор возмущений, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, оно снабжено измерителем перемежаемости, вход которого соединен с термоанемометром, а выход - с генератором возмущений, причем генератор возмущений выполнен импульсным.оставитель В. Филипоехред М.Моргентал ктор А, Уотып едактор Н, Федорова Подпис каэ 3210 ТиражНПО "Поиск" Росп13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/Б та Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина,