STABILIZATION OF SUPERSONIC BOUNDARY LAYER IN MOLECULAR GAS BY LOCAL EXCITATION OF THE VIBRATIONAL MODE
- Authors: Grigoryev Y.N1, Ershov I.V1,2
-
Affiliations:
- Federal Research Center for Information and Computational Technologies
- Novosibirsk State Agrarian University
- Issue: No 5 (2025)
- Pages: 50–60
- Section: Articles
- URL: https://ogarev-online.ru/1024-7084/article/view/376634
- DOI: https://doi.org/10.7868/S3034534025050058
- ID: 376634
Cite item
Abstract
The paper investigates the influence of local energy input on the stability of a supersonic boundary layer on a flat plate with a Mach number M = 4.5 using a two-temperature model of a single-mode vibrationally excited gas. A source with a Gaussian power profile of low variance was placed near the upper boundary of the boundary layer. The real process of pumping the vibrational mode with laser radiation was modeled, in which part of the energy is transferred directly into heat. It is shown that in all cases, most of the layer is heated, its temperature increasing monotonically with the fraction of energy directly converted into heat. Calculations of the neutral stability curves showed that with increasing temperature, the critical Reynolds numbers Reδcr increase. In all regimes, the critical Reynolds numbers exceed the corresponding value for a perfect gas without energy input. This leads to the conclusion that the stabilizing effect of the source is achieved through heating of the upper and middle parts of the layer, leading to a decrease in the effective Reynolds number of the flow. A comparison of the critical Reynolds numbers Reδcr and of the transition Reynolds numbers ReδT was performed during pumping of the oscillatory mode with cooling of the wall up to the temperatures Tw = T∞ , where T∞ is temperature of the carrier flow. The obtained data allow us to conclude that the compared methods are quite competitive.
About the authors
Yu. N Grigoryev
Federal Research Center for Information and Computational Technologies
Email: grigor@ict.nsc.ru
Novosibirsk, Russia
I. V Ershov
Federal Research Center for Information and Computational Technologies; Novosibirsk State Agrarian University
Email: ivershov1969@gmail.com
Novosibirsk, Russia; Novosibirsk, Russia
References
- Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. 711 с.
- Мануйлович С.В., Устинов М.В. Влияние подвода тепла на устойчивость поперечного течения в пространственном пограничном слое // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2014. № 5. С. 45–51.
- Гапонов С.А. Устойчивость сверхзвукового пограничного слоя при подводе тепла в его узкую полосу // Теплофизика и аэромеханика. 2021. Т. 28. № 3. С. 351–360.
- Григорьев Ю.Н., Ершов И.В. Управление устойчивостью сверхзвукового пограничного слоя лазерной накачкой в узкую локальную зону. Теплоизолированная стенка // Прикладная математика и механика. 2024. Т. 88. Вып. 6. С. 931–943.
- Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966. 688 с.
- Григорьев Ю.Н., Ершов И.В. Линейная устойчивость сверхзвукового пограничного слоя релаксирующего газа на пластине // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2019. № 3. С. 3–15.
- Ферцигер Дж., Капер Г.К. Математическая теория процессов переноса в газах. М.: Мир, 1976. 555 с.
- Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. и др. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. Т. III. М.: ВИНИТИ АН СССР, 1973. 624 с.
- Monchik L., Yun K.S., and Mason E.A. Relaxation effects in transport properties of a sough spheres // J. Chemical Physics. 1963. V. 38. P. 1282–1287.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.; Л.: ГИТТЛ, 1950. 676 с.
- Григорьев Ю.Н., Горобчук А.Г., Ершов И.В. Модель пограничного слоя колебательно–возбужденного диссоциирующего газа // Теплофизика и аэромеханика. 2021. Т. 28. № 5. С. 667–689.
- Canuto C., Hussaini M.Y., Quarteroni A., and Zang T.A. Spectral Methods in Fluid Dynamics. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 1988. 564 p.
- Trefethen L.N. Spectral methods in Matlab. Philadelphia: Society for Industrial and Applied Mathematics, 2000. 180 p.
- Mack L.M. A numerical method for the prediction of high-speed boundary–layer transition using linear theory // Aerodynamic analyses requiring advanced computers. Part I. Washington: NASA, 1975. P. 101–123.
- Григорьев Ю.Н., Ершов И.В. Оценка начала ламинарно-турбулентного перехода на пластине при полете в атмосфере Марса // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2024. № 2. С. 3–16.
- Таблицы физических величин: Справочник. Под ред. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.
- Енохович А.С. Справочник по физике. М.: Просвещение, 1990. 384 с.
- Mack L.M. Boundary layer stability theory. Preprint of JP
Supplementary files


