The mode of supersonic flow around the cavity depends on the parameters of the incoming flow and the geometry of the cavity. In a certain range of ratios between the length and depth of the cavity, both open and closed flow modes in the cavity can be established. An important practical task is to find ways to control the flow regimes in the cavity, in particular, ways to expand the area of favorable open flow regimes. This paper presents the results of an experimental study of supersonic flow around an annular cavity formed by a coaxial conical tip and a cylindrical body connected by a cylindrical rod. A perforated interceptor is used to control the flow mode in the cavity at different angles of the tip cone. With a continuous change in the length of the cavity in the flow, the boundaries of the regions of unambiguous and ambiguous flow regimes in the cavity are determined. The data obtained indicate the possibility of significantly expanding the area of open flow modes in the cavity.
Режим сверхзвукового обтекания каверны зависит от параметров набегающего потока и геометрии каверны. В определенном интервале соотношений между длиной и глубиной каверны может устанавливаться как открытый, так и замкнутый режим течения в каверне. Важной практической задачей является поиск способов управления режимами течения в каверне, в частности, способов расширения области благоприятных открытых режимов течения. В настоящей работе представлены результаты экспериментального исследования сверхзвукового обтекания кольцевой каверны, образованной соосными коническим наконечником и цилиндрическим телом, соединенных цилиндрическим стержнем. Для управления режимом течения в каверне при разных углах конуса наконечника использован перфорированный интерцептор. При непрерывном изменении протяженности каверны в потоке определены границы областей однозначных и неоднозначных режимов течения в каверне. Полученные данные указывают на возможность значительно расширить область открытых режимов течения в каверне.
1. Lawson S.J., Barakos G.N. Review of numerical simulations for high-speed, turbulent cavity flows // Progress in Aerospace Sciences. 2011. 47 (3). 186-216. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2010.11.002. 2. Чжен П. Отрывные течения. Том II. М.: Мир, 1973. 280 с. 3. Гувернюк С. В., Зубков А. Ф., Симоненко М. М. Экспериментальное исследование сверхзвукового обтекания осесимметричной кольцевой каверны // Инженерно-физический журнал. 2016. Т. 89. № 3. С. 670–679. https://doi.org/10.1007/s10891-016-1426-4. 4. Guvernyuk S., Simonenko M., Zubkov A. Experimental study of supersonic flow around an axisymmetric annular cavity at angles of attack // Acta Astronautica. 2021. Vol. 180. P. 693–700. http://dx.doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.01.013. 5. Гувернюк С.В., Зубков А.Ф., Симоненко М.М., Швец А.И. Экспериментальное исследование трехмерного сверхзвукового обтекания осесимметричного тела с кольцевой каверной // Изв. РАН. МЖГ. 2014. № 4. С. 136–142. https://doi.org/10.1134/S0015462814040140. 6. Гувернюк С. В., Зубков А. Ф., Симоненко М. М. О сверхзвуковом обтекании кольцевых каверн под углом атаки // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2018. Т. 19. № 1. http://chemphys.edu.ru/issues/2018-19-1/articles/734/3. 7. Симоненко М. М., Зубков А. Ф. Режимы сверхзвукового обтекания кольцевых каверн под углами атаки // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2023. Т. 24. № 3. http://chemphys.edu.ru/issues/2023-24-3/articles/1046/. 8. Simonenko M. M., Guvernyuk S. V., Zubkov A. F. Hysteresis properties of supersonic flow past an annular cavity at angles of attack // AIP Conference Proceedings. 2023. Vol. 2549, No. 1. P. 070004. http://dx.doi.org/10.1063/5.0107904. 9. Mohri K., Hillier R. Computational and experimental study of supersonic flow over axisymmetric cavities // Shock Waves. 2011. 21, 175-191. https://doi.org/10.1007/s00193-011-0312-4. 10. Шишаева А. С., Симоненко М. М., Гувернюк С. В., Аксенов А. А. Численное моделирование аэродинамического гистерезиса при сверхзвуковом обтекании осесимметричного тела с каверной в программном комплексе FlowVision // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2017. Т. 18. № 1. http://chemphys.edu.ru/issues/2017-18-1/articles/696/. 11. Иванов И.Э., Крюков И.А., Ларина Е.В., Тарасевич А.Г. Численное моделирование обтекания осесимметричного тела с кольцевой каверной // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2015. Т. 16 (2). http://chemphys.edu.ru/issues/2015-16-2/articles/583/. 12. Ivanov I.E., Kryukov I.A., Larina E.V., and Glushko G.S. Turbulent flow over an axisymmetric body with annular cavity // Journal of Physics: Conference Series. 2017. V. 815 (012017). https://doi.org/10.1088/1742-6596/815/1/012017. 13. Jianbo Zhang, Etsuo Morishita, Takeo Okunuki, and Hiroshi Itoh. Effects of Three Types of Control Devices on Closed-Type Supersonic Cavity Flows // Trans. Japan Soc. Aero. Space Sci. 2003. Vol. 46. No. 152, pp. 113–120. https://doi.org/10.2322/tjsass.46.113. 14. Selin Aradag, Kubra Asena Gelisli, and Elcin Ceren Yaldir. Effects of Active and Passive Control Techniques on Mach 1.5 Cavity Flow Dynamics // International Journal of Aerospace Engineering. Volume 2017, Article ID 8253264, 24 pages. https://doi.org/10.1155/2017/8253264. 15. Sinha J., Das S., Kumar P., and Prasad J.K. Computational Investigation of Control Effectiveness on a Near Transition Open and Closed Axisymmetric Cavity // Advances in Aerospace Science and Applications. 2014. Vol. 4, No 1, pp. 45-52. 16. Шишаева А. С., Симоненко М. М., Гувернюк С. В., Аксенов А. А. Численное моделирование управления потоком с помощью теплового импульса при сверхзвуковом обтекании осесимметричного тела с каверной в условиях аэродинамического гистерезиса // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2019. Т. 20. № 3. http://chemphys.edu.ru/issues/2019-20-3/articles/834. 17. Аэродинамические установки Института механики Московского университета. Под ред. Г.Г. Черного, А.И. Зубкова, Ю.А. Панова. М.: Изд-во МГУ. 1985.44 с. 18. Malik M.R. Prediction and control of transition in supersonic and hypersonic boundary layers. 1989. AIAA Journal. V. 27 (11) P. 1487-1493.
