Przejście przepływu laminarnego w przepływ burzliwy w skrzydłach skośnych Proces przemiany przepływu laminarnego w przepływ burzliwy jest niezwykle skomplikowany i nie w pełni zrozumiany. Pewne szorstkie elementy na skrzydłach mogą jednak zmniejszyć przepływ burzliwy, a tym samym opór. Naukowcy z UE zbadali rolę różnych mechanizmów niestabilności, przyczyniających się do takiego przejścia na skrzydle skośnym w obecności takich elementów. Transport i mobilność Technologie przemysłowe © Sue Stokes, Shutterstock Przejście do przepływu burzliwego w warstwach granicznych na skrzydle skośnym było w ostatnich latach przedmiotem wielu badań. Szereg eksperymentów wskazało na znaczenie rozproszonych elementów szorstkich (DMSR), pokazując, że bardzo małe niedoskonałości powierzchni mogą dawać silny efekt w miejscu przejścia. Jednak wysiłki naukowców mające na celu kontrolowanie przejścia w tych elementach okazywały się daremne ze względu na małe różnice poziomu hałasu w tunelach aerodynamicznych stosowanych w aktualnych eksperymentach. W ramach finansowanego ze środków UE projektu RODTRAC (Robustness of distributed micron-sized roughness-element for transition control) naukowcy wykorzystali techniki modelowania numerycznego i przeprowadzili eksperymenty w tunelu aerodynamicznym, aby sprawdzić receptywność warstwy granicznej na zakłócenia zewnętrzne, takie jak turbulencja przepływu niezakłóconego i fale akustyczne. Receptywność to mechanizm polegający na przedostawaniu się zakłóceń przepływu niezakłóconego do warstwy brzegowej i powstawaniu warunków początkowych dla fal niestabilnych. Szczegółowe symulacje numeryczne pozwoliły na dokładną ocenę i wyjaśnienie efektów perturbacji akustycznych i wirowych, zarówno oddzielnie, jak i wspólnie. Uzupełnieniem symulacji były obliczenia stabilności i analizy receptywności. Wyniki pokazały, że niezależnie od poziomu turbulencji przepływu niezakłóconego, nieruchome wiry przepływu krzyżowego są dominującymi mechanizmami niestabilności przy obecności elementów MSR. Ponadto oddziaływanie fal akustycznych i elementów szorstkich wzbudza wiry krzyżowego przepływu nieustalonego. Eksperymenty z kontrolowanymi perturbacjami akustycznymi i turbulencją były dopełnieniem prac numerycznych i zostały wykorzystane do sprawdzenia poprawności wyników. Na poziomach niskiej turbulencji elementy DMSR stabilizowały przepływ warstwy granicznej i dodatkowo przemieszczały przejście. W takich przypadkach pola akustyczne w określonych zakresach częstotliwości okazały się dodatkowo destabilizować miejsce przejścia. Poziomy wysokiej turbulencji nie opóźniały z kolei przejścia między przepływem laminarnym i burzliwym. Projekt RODTRAC pozwoliły na poszerzenie wiedzy na temat różnych źródeł perturbacji w miejscach przejścia w warstwach granicznych skrzydeł skośnych. Wyniki projektu zostaną wykorzystane do udoskonalenia prognoz wydajności samolotu ze skrzydłami laminarnymi, ułatwiając projektowanie zaawansowanych maszyn lotniczych. Słowa kluczowe Przejście przepływu laminarnego w przepływ burzliwy, skrzydła skośne, rozproszona mikroszorstkość, RODTRAC, turbulencja przepływu niezakłóconego
