Структура турбулентного течения в полуцилиндрической канавке, расположенной на стенке плоского канала

В. И. Терехов, И. А. Чохар, Н. Ян Лун

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия

Аннотация: Представлены результаты экспериментального исследования структуры течения внутри полуцилиндрической канавки, расположенной на одной из стенок прямоугольного канала высотой $H$ = 0,02м с соотношением длины и ширины, равным 7,5. Канавка шириной $D$ = 0,0158м и длиной $L/D$ = 6,65 калибров могла располагаться под различными углами к продольной оси канала ($\varphi$ = 0 $\div$ 90$^\circ$). В экспериментах измерялось давление в медианных сечениях вдоль и поперек канавки, а также компоненты скорости и их пульсации в продольном и поперечном направлениях. В экспериментах число Рейнольдса, рассчитанное по среднерасходной скорости и гидравлическому диаметру канала, было постоянным и равным Re$_{ch}$ = 3,88 $\cdot$ 10$^4$. Установлено, что распределение давления на стенке канавки как в поперечном направлении, так и по длине существенно зависит от угла ее поворота относительно оси канала. На входном участке канавки, где втекает поток, формируется зона сильного разрежения. Протяженность этой зоны вдоль канавки не превышает одного калибра, вне этой зоны значение коэффициента давления практически не изменяется вплоть до выхода из канавки, где за счет торможения происходит резкое повышение давления. Наибольшее разрежение в поперечном относительно канавки направлении достигается при угле наклона $\varphi$ = 45$^\circ$. Изучена структура течения в различных сечениях по длине канавки. Показано, что максимальная скорость циркуляционного течения внутри полуцилиндрической канавки имеет место в области входа в нее. По мере движения вдоль канавки интенсивность вихревого течения газа значительно ослабевает, а в случае мелких канавок ($\Delta/D$ = 0,22) становится безотрывным.

Ключевые слова: полуцилиндрическая канавка, угол наклона, аэродинамика, турбулентное течение, компоненты скорости, отрыв потока, пульсации скорости, коэффициент давления, рециркуляционное течение.

УДК: 532.529.5:536.24

Поступила в редакцию: 24.01.2024
Исправленный вариант: 27.03.2024
Принята в печать: 27.04.2024

DOI: 10.15372/PMTF202415453

 Англоязычная версия: Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 2025, 66:1, 51–60

Реферативные базы данных:

•