Взаимные корреляции и спектры турбулентных пульсаций давления на обтекаемой поверхности лунки

Abstract

Представлены результаты экспериментальных исследований поля пульсаций пристеночного давления, которое формируется при турбулентном обтекании глубокой сферической лунки. Поведение взаимных корреляционных и спектральных характеристик свидетельствует, что внутри лунки генерируются наклонные асимметричные крупномасштабные вихри. Эти вихревые структуры переключаются из одного наклонного положения в другое, возбуждая низкочастотные модулирующие колебания. Наклонное расположение вихревых структур обуславливает появление антикорреляции (противофазные колебания) в поле пульсаций пристеночного давления на противоположных боковых стенках сферической лунки. В ходе эволюции асимметричные вихри выбрасываются над кормовой стенкой лунки, причем угол выброса увеличивается с ростом числа Рейнольдса.

Наведено результати експериментальних досліджень поля пульсацій пристінного тиску, яке формується при турбулентному обтіканні глибокої сферичної лунки. Поведінка взаємних кореляційних і спектральних характеристик свідчить, що всередині лунки генеруються похилі асиметричні великомасштабні вихори. Ці вихрові структури перемикаються із одного похилого положення в інше, що призводить до збудження низькочастотних модулюючих коливань. Похиле розташування вихрових структур обумовлює появу антикореляції (протифазні коливання) у полі пульсацій пристінного тиску на протилежних бічних стінках сферичної лунки. У ході еволюції асиметричні вихорі викидаються над кормовою стінкою лунки, причому кут викиду збільшується з ростом числа Рейнольдса.

The paper deals with presenting of the results of experimental studying of wall-pressure fluctuation field forming at the turbulent flowing above the deep spherical dimple. The behavior of the cross-correlation and spectral characteristics shows that the inclined asymmetric large-scale vortices are generated inside the dimple. These vortex structures are switched from one tilt to another, exciting the low-frequency modulating oscillations. The inclined location of the vortex structures stipulates the appearance of anticorrelation (the antiphase oscillations) in wall-pressure fluctuation field at the opposite lateral walls of the spherical dimple. In course of evolution, the asymmetric vortices are ejected above the aft wall of the dimple and their ejection angle increases with the Reynolds number.