Nghiên cứu tham số về độ ổn định thủy động lực học của lớp biên trên một tấm phẳng với lớp phủ hai lớp tuân thủ

Thermophysics and Aeromechanics - Tập 27 - Trang 181-192 - 2020
A. E. Darzhain1,2, A. V. Boiko3,4, V. M. Kulik5, A. P. Chupakhin1,2
1Lavrentyev Institute of Hydrodynamics SB RAS, Novosibirsk, Russia
2Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russia
3Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS, Novosibirsk, Russia
4Tyumen State University, Tyumen, Russia
5Kutateladze Institute of Thermophysics SB RAS, Novosibirsk, Russia

Tóm tắt

Kết quả của một nghiên cứu tham số về độ ổn định thủy động lực học trong cấu trúc tuyến tính của độ ổn định lớp biên Blasius trên lớp phủ tuân thủ hai lớp được trình bày. Trong các tính toán, dữ liệu thực nghiệm cho cao su silicon thực tế của nhiều loại về mô đun đàn hồi và hệ số tổn thất dưới dạng hàm của tần suất biến dạng được sử dụng. Tám cặp lớp phủ đã được xem xét. Ảnh hưởng của độ dày lớp phủ và tốc độ dòng chảy bên ngoài đến độ ổn định dòng chảy, đặc biệt là hành vi của số Reynolds tới hạn, đã được nghiên cứu theo tham số. Các vùng của số Reynolds tới hạn có tính phi đơn điệu, đặc trưng cho hầu hết các lớp phủ đang được xem xét, đã được phát hiện. Một giải thích định tính về hiệu ứng này được đưa ra. Phân tích hành vi của số Reynolds tới hạn cho phép xác định tỷ lệ tối ưu của độ dày lớp phủ để tương tác với dòng chảy.

Từ khóa

#độ ổn định thủy động lực học #lớp biên Blasius #lớp phủ tuân thủ #số Reynolds tới hạn #tương tác dòng chảy

Tài liệu tham khảo

J.J. Riley, M. Gad-el-Hak, and R.W. Metcalfe, Compliant coatings, Ann. Rev. Fluid Mech., 1988, Vol. 20, P. 393–420. P.W. Carpenter, A.D. Lucey, and A.E. Dixon, The optimization of compliant walls for drag reduction, Recent Developments in Turbulence Management, Ed. by K.-S. Choi, Kluwer Academic Publishers, Boston, 1991, P. 195–221. K.S. Yeo, The stability of boundary layer flow over single- and multiple-layer viscoelastic walls, J. Fluid Mech., 1988, Vol. 196, P. 359–408. A.V. Boiko, V.M. Kulik, and V.A. Filimonov, Stability of flat plate boundary layer over compliant coating with increased rigidity, NSU Vestnik, Physics Series, 2011, Vol. 6, Iss. 4, P. 104–115. V.M. Kulik, B.N. Semenov, A.V. Boiko, B. Seoudi, H.H. Chun, and I. Lee, Measurement of dynamic properties of viscoelastic materials, Exp. Mech., 2009, Vol. 49, P. 417–425. V.M. Kulik, A.V. Boiko, B. Seoudi, H.H. Chun, and I. Lee, Measurement method of complex viscoelastic material properties, Int. J. Solids Struct., 2010, Vol. 47, P. 374–382. V.M. Kulik, A.V. Boiko, S.P. Bardakhanov, H. Park, H.H. Chun, and I. Lee, Viscoelastic properties of silicone rubber with admixture of SiO2 nanoparticles, Materials Sci. Engng A, 2011, Vol. 528, P. 5729–5732. A.E. Darzhain, A.V. Boiko, V.M. Kulik, and A.P. Chupakhin, Analysis of stability of the boundary layer on a flat plate under a finite-thickness two-layer compliant coating, J. Appl. Mech.Tech. Phys., 2019, Vol. 60, No. 4, P. 620–630. L.D. Landau and E.M. Lifshitz, Fluid Mechanics, Pergamon Press, London, 1959. L.D. Landau and E.M. Lifshitz, Theory of Elasticity, Pergamon Press, London, 1959. T. Benjamin, Shearing flow over a wavy boundary, J. Fluid Mech., 1959, Vol. 6, No. 2, P. 161–205. A.V. Boiko, G.R. Grek, A.V. Dovgal, and V.V. Kozlov, Physics of Transitional Shear Flows, Springer Verlag, Berlin, 2011. A.V. Boiko, Yu.M. Nechepurenko, R.N. Zhuchkov, and A.S. Kozelkov, Laminar-turbulent transition prediction module for LOGOS package, Thermophysics and Aeromechanics, 2014, Vol. 21, No. 2, P. 191–210. C.B. Moler and G.W. Stewart, An algorithm for generalized matrix eigenvalue problems, SIAM J. Numer. Anal., 1973, Vol. 10, No. 2, P. 241–256. V.M. Kulik, A.V. Boiko, and I. Lee, Drag reduction by compliant coatings made of homogeneous material, Thermophysics and Aeromechanics, 2018, Vol. 25, No. 4, P. 515–524. V.M. Kulik, A.V. Boiko, and I. Lee, Using two-layer compliant coatings to control turbulent boundary layer, Thermophysics and Aeromechanics, 2019, Vol. 26, No. 1, P. 47–57. V.M. Kulik, Plain strain wave in an isotropic layer of a viscoelastic material, J. Appl. Mech.Tech. Phys., 2006, Vol. 47, No. 3, P. 394–400.