5 / 10
Рис. 2. Зависимости угла атаки от времени для четырех осесимметричных
тел; в качестве характерного размера для рассматриваемых тел при рас-
чете числа Рейнольдса была выбрана длина тела;
M
∞
= 1
,
5
,
Re
= 10
6
,
T
w
= 0
,
3
Первичный анализ графиков на рис. 2 показывает наличие коле-
бательного процесса с параметрической зависимостью аэродинамиче-
ского демпфирования от угла атаки, о чем свидетельствует тенденция
к выходу всех функций на устойчивый предельный цикл колебаний.
Данная тенденция в нестационарной аэродинамике, как правило, объ-
ясняется наличием антидемпфирования в окрестности нулевого угла
атаки. Амплитуда автоколебаний в этом случае будет определяться ин-
тегральным равенством работ сил демпфирования и антидемпфирова-
ния. Для четырех выбранных моделей амплитуды автоколебаний (
α
А
)
различны, примерно: 4,5
◦
для D1, 11
◦
для D2, 0,5
◦
для D3 и 0,25
◦
для
VK. Здесь интересно отметить, что для рассмотренного случая сим-
метричной модели VK просматривается не нулевой балансировочный
угол атаки, а порядка 0,2
◦
, что связано с нелинейной зависимостью
момента тангажа от угла атаки.
Отметим, что приведенные особенности в поведении угла атаки
связаны с аэродинамическим гистерезисом зависимости момента тан-
гажа ряда распределенных характеристик от угла атаки. На рис. 3
для сравнения приведены фрагменты картины течения в продольной
плоскости симметрии для модели D1 в виде областей равных давле-
ний и линий тока. Фрагмент картины течения на рис. 3,
а
соответствует
стационарному режиму обтекания, а рис. 3,
б
— нестационарному.
На рис. 3 четко видны различия как в топологии вихревых образо-
ваний за донным срезом, так и в конфигурации отошедшей ударной
волны перед телом, что подтверждает гипотезу о наличии аэродина-
мического гистерезиса при малых углах атаки. Изменения в стацио-
нарной и нестационарной картинах течения прослеживаются в поло-
жении точки присоединения разделительной линии тока за телом (40
и 38 условных единиц от донного среза) на высоте вихревого центра
от оси симметрии (8 и 6 условных единиц), а также в угле между раз-
8 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 5