ESTIMATE OF POSITION OF LAMINAR-TURBULENT TRANSITION OF SUPERSONIC BOUNDARY LAYER ON A FLAT PLATE WITH STREAMWISE SLOTS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper presents results on the influence of a small depth grooves (slots) on the surface of a flat plate on the supersonic boundary layer transition using the eN method. Slots of different depths oriented along the flow are considered, with the corresponding Reynolds numbers based on the slot depth 0 ≤ Reh ≤ 3000. The mean flow in the boundary layer at Mach number M = 2 is obtained by means of numerical simulations within the CFD package FlowVision. The disturbance spatial amplification rates were calculated using the linear stability theory. It is for the first time shown that application of streamwise slots on the surface of a flat plate allows to postpone the position of a supersonic boundary layer laminar-turbulent transition more downstream.

About the authors

V. I Lysenko

Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS

Email: vl@itam.nsc.ru
Novosibirsk, Russia

B. V Smorodsky

Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS

Email: smorodsk@itam.nsc.ru
Novosibirsk, Russia

A. A Yatskikh

Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS

Email: yatskikh@itam.nsc.ru
Novosibirsk, Russia

References

  1. Жигулев В.Н., Тумин А.М. Возникновение турбулентности. Новосибирск: Наука, 1987. 282 с.
  2. Бойко А.В., Грек Г.Р., Довгаль А.В., Козлов В.В. Возникновение турбулентности в пристенных течениях. Новосибирск: Наука, 1999. 327 с.
  3. Kachanov Y.S. Physical mechanisms of laminar-boundary-layer transition // Annual Review of Fluid Mechanics. 1994. V. 26. P. 411–482.
  4. Бойко А.В., Козлов В.В., Сызранцев В.В., Щербаков В.А. Управление при помощи риблет ламинарнотурбулентным переходом в стационарном вихре на скользящем крыле // ПМТФ. 1996.№1. С. 82–94.
  5. Grek G.R., Kozlov V.V., and Titarenko S.V. An experimental study on the influence of riblets on transition // J. Fluid Mech. 1996. V. 315. P. 31–49.
  6. Grek G.R., Kozlov V.V., Titarenko S.V., and Klingmann В.G.В. The influence of riblets on a boundary layer with embedded streamwise vortices // Phys. Fluids A. 1995. V. 7. No. 10. P. 2504–2506.
  7. Устинов М.В. Управление ламинарно-турбулентным переходом на стреловидном крыле с помощью микрорельефа поверхности // Изв. РАН. МЖГ. 2018.№6. С. 43–54.
  8. Ustinov M., Ivanov A. Cross-flow dominated transition control by surface micro-relief // AIP Conf. Proc. 2018. V. 2027. P. 020013.
  9. Лысенко В.И., Смородский Б.В., Косинов А.Д., Яцких А.А. Влияние глубины слотов на стабилизацию сверхзвукового пограничного слоя // Теплофиз. аэромех. 2024. Т. 31.№1. С. 77–85.
  10. Fedorov A., Novikov A. Stabilization of crossflow mode by grooves on a supersonic swept wing // Theor. Comput. Fluid Dyn. 2023. V. 37. P. 261–268.
  11. Новиков А.А., Погорелов И.О., Чувахов П.В. Численное моделирование неустойчивости поперечного течения на скользящем крыле с участком микропрофилирования // Уч. Зап. ЦАГИ. 2023. Т. 54.№1. С. 12–19.
  12. Zhao R., Liu X., Wen C., and Wang X. Broadband design of acoustic metasurfaces for the stabilization of a Mach 4 boundary layer flow // Adv. Aerodyn. 2022. V. 4. Art. 15. 18 p.
  13. Van Ingen J.L. A suggested semiempirical method for the calculation of the boundary layer transition region // Delft University of Technology. Report VTH-74. 1956. 17p.
  14. Гапонов С.А., Маслов А.А. Развитие возмущений в сжимаемых потоках. Новосибирск: Наука, 1980.
  15. Гапонов С.А. Влияние свойств пористого покрытия на устойчивость пограничного слоя // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1971. Т. 3. В. 1. С. 21–23.
  16. Bres G., Inkman M., Colonius T., and Fedorov A. Second-mode attenuation and cancellation by porous coatings in a high-speed boundary layer // J. Fluid Mech. 2013. Vol. 726. P. 312–337.
  17. Kozlov V.F., Fedorov A.V., and Malmuth N.D. Acoustic properties of rarefied gases inside pores of simple geometries // J. Acoust. Soc. Amer. 2005. Vol. 117, No. 6. P. 3402–3412.
  18. Liu T., Liang S., Chen F., and Zhu J. Inherent losses induced absorptive acoustic rainbow trapping with a gradient metasurface // J. Appl. Phys. 2018. V. 123. No. 9. 091702.
  19. Zhao R., Fan Y., Liu X., and Wen C. Stabilization effect of acoustic metasurfaces on broadband disturbances in a Mach 6 boundary-layer flow // Phys. Fluids. 2022. V. 34. No. 12. 121706.
  20. Tian X., Zhao R., Long T., and Wen C.Y. Reverse design of ultrasonic absorptive coating for the stabilization of Mack modes // AIAA J. 2019. V.57. No. 6. P. 2264–2269.
  21. Luchini P., Manzo F., and Pozzi A. Resistance of a grooved surface to parallel flow and cross-flow // J. Fluid Mech. 1991. V. 228. P. 87–109.
  22. Wang C.Y. Flow over a surface with parallel grooves. Phys. Fluids. 2003. V. 15. No. 5. P. 1114–1121.
  23. Malik M.R. Prediction and control of transition in supersonic and hypersonic boundary layers // AIAA J. 1989. V. 27. No. 11. P. 1487–1493.
  24. Лысенко В.И. Характеристики устойчивости сверхзвукового пограничного слоя и их связь с положением перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный // Изв. СО АН СССР. Cеp. техн. наук. 1985.№4. В. 1. C. 79–86.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).