Pasywna kontrola oddziaływania fali uderzeniowej z warstwą przyścienną
Wydawnictwo IMP PAN, 2021, ISBN 978-83-66928-04-6.W monografii opisano badania numeryczne zjawiska oddziaływania prostopadłej fali uderzeniowej z turbulentną warstwą przyścienną. Na wstępie położono nacisk zarówno na omówienie najważniejszych czynników wpływających na strukturę i przebieg procesu interakcji, jak i na wyszczególnienie jej negatywnych konsekwencji. Przybliżono sposoby sterowania przepływem stosowane w celu ograniczenia wzrostu oporu aerodynamicznego wynikającego z obecności oddziaływania. Podkreślono opis klasycznej metody pasywnej kontroli polegającej na aplikacji wentylowanych powierzchni w rejonie interakcji. Pokazano, że odpowiednie wydłużenie kawerny przykrytej perforowaną płytą inicjuje transformację układu falowego, z rozbudowanej stopy λ w sekwencję słabszych zaburzeń odbijających się pomiędzy powierzchnią a granicą lokalnego obszaru naddźwiękowego. Ta właśnie obserwacja zainspirowała omawianą tematykę badawczą i doprowadziła do sformułowania nowej metody redukcji intensywności fali uderzeniowej – głównego źródła hałasu impulsowego typu HSI towarzyszącego eksploatacji śmigłowców.
Materiał uzupełniono szczegółowym opisem procesu walidacji wbudowanej funkcjonalności opartego na porównaniu rezultatów symulacji z danymi eksperymentalnymi uzyskanymi dla trzech wariantów sterowania oddziaływaniem: na płaskiej (dysza) i zakrzywionej (kanał) ścianie oraz na profilu lotniczym. Oprócz ewidentnie odmiennych warunków interakcji omawiane przypadki różniły się również doborem konfiguracji kawerny (wersja klasyczna, wydłużona i pełna). Przyjętą klasyfikację uzasadniły przeprowadzone analizy, w następstwie których otrzymano diametralnie inny efekt transformacji układu falowego pod wpływem pasywnej wentylacji (rozbudowaną stopę λ, sekwencję skośnych zaburzeń lub rozciągnięte sprężanie gazu).
W ostatniej części przedstawiono wyniki analiz zmierzających do aplikacji zaproponowanej metody pasywnej eliminacji prostopadłej fali uderzeniowej do ograniczenia transonicznej emisji akustycznej. Wyniki symulacji numerycznych potwierdziły, że przeniesienie pożądanej transformacji układu falowego (pod wpływem wentylacji) z zakrzywionej ściany kanału początkowo na profil lotniczy, a następnie docelowo na końcówkę łopaty wirnika śmigłowca jest wykonalne, choć trudne. Przytoczona analiza statystyczna i harmoniczna wykazała, że zasugerowana metoda pasywnej eliminacji prostopadłej fali uderzeniowej skutecznie osłabia główne źródło hałasu impulsowego typu HSI.