Лаб. 10. Экспериментальной аэрогазодинамики
В 1963 г. в ИТПМ была образована лаборатория газодинамического эксперимента №4 (зав. лабораторией к.т.н. В.М. Супрун). 16 августа 1966 г. заведующим лабораторией №4 назначен к.ф.-м.н. А.Т. Онуфриев. В 1967 г. на базе лаборатории №4 создана лаборатория экспериментальной аэродинамики, заведующим был назначен А.М. Харитонов. В марте 1968 г. на базе лаборатории экспериментальной аэродинамики №4 создан экспериментальный отдел №10 (зав. отделом А.М. Харитонов). В 1973 г. отдел №10 преобразован в лабораторию №10 (зав. лабораторией А.М. Харитонов), а в 1998 г. образована лаборатория экспериментальной аэродинамики №10 (впоследствии экспериментальной аэрогазодинамики). Заведующим лабораторией был назначен д.т.н. В.И. Запрягаев. С 2019 г. временно исполняющим обязанности заведующего лабораторией является к.ф-м.н. И.Н. Кавун.
Основная деятельность лаборатории связана с изучением вопросов внешней и внутренней аэродинамики сверхзвуковых летательных аппаратов, а также свободных и импактных струйных течений.
Численность лаборатории 24 человека, в том числе 3 доктора и 8 кандидатов наук.
Кавун Иван Николаевич
заведующий лабораторией, к.ф.-м.н.
заведующий Лабораторией экспериментальной аэрогазодинамики
к.ф.-м.н. Кавун Иван Николаевич
тел.: (383) 330-39-06
e-mail: i_k [at] list.ru
Направление научных исследований
• Исследование аэродинамических характеристик летательных аппаратов и их элементов, включая процессы интерференции, пространственного отрыва потока, структуры и закономерности развития до- и сверхзвуковых течений.
• Исследование аэродинамических конфигураций с протоками и струйных сверхзвуковых течений применительно к проблеме создания летательных аппаратов с воздушно-реактивными двигателями.
• Моделирование процессов обтекания воздухозаборников и их интеграции с планером, процессов смешения сверхзвуковых потоков, изучение трёхмерной структуры течения в слое смешения сверхзвуковых нерасчётных струй.
• Изучение пульсаций давления и нестационарных структур течения в отрывных сверхзвуковых зонах и при взаимодействии сверхзвуковых струйных течений с препятствиями.
Важнейшие результаты
• Уменьшение коэффициента поверхностного трения до уровня, соответствующего предельному закону трения на плоской пластине
Применение в эксперименте распределённого вдува воздуха через высокотехнологичную перфорированную секцию позволило достичь минимально возможных значений коэффициента поверхностного трения, которые получены в рамках предельного закона трения, сформулированного теоретически С.С. Кутателадзе и А.И. Леонтьевым для условий безградиентного течения на плоской пластине. Снижение трения при максимальном коэффициенте вдува составляет около 90%.
.png)
Зависимость коэффициента поверхностного трения на перфорированной пластине от безразмерного коэффициента вдува
• Влияние мотогондол сверхзвукового пассажирского самолёта на параметры звукового удара
Одной из важных проблем, связанных с возможностью создания сверхзвукового пассажирского самолёта, является уровень звукового удара, формирующегося на поверхности земли и оказывающего негативное воздействие на окружающую среду. Представлены результаты расчёта уровня звукового удара, создаваемого сверхзвуковым пассажирским самолётом (СПС) на крейсерском режиме полёта при числе Маха М = 2,03.
Показано, что для схематизированной тандемной компоновки сверхзвукового пассажирского самолёта положение мотогондол на наветренной стороне заднего крыла приводит к снижению уровня интенсивности звукового удара на больших удалениях от источника возмущений. Относительно исходной компоновки уровень интенсивности звукового удара, генерируемый тандемной компоновкой с мотогондолой на наветренной стороне, снижен на 34%.
Конфигурация перспективного сверхзвукового пассажирского самолёта (а) и уменьшение амплитуды звукового удара (б). 1 – результаты расчёта компоновки СПС с мотогондолами, 2 – результаты расчёта без мотогондол
• Определение положения конца псевдоскачка по развитию процессов турбулентности в канале воздухозаборника
Предложен способ определения положения конца псевдоскачка по максимуму турбулентной вязкости в её продольном распределении вдоль канала
Структура псевдоскачка в диффузоре осесимметричного воздухозаборника (а) и определение положения его конца по максимуму турбулентной вязкости (б)
• Управление структурой и акустическим излучением сверхзвуковой недорасширенной струи путём поперечного вдува газовых микроструй
Экспериментально зарегистрировано влияние вихрегенераторов в виде поперечного вдува шести микроструй на структуру и акустическое излучение сверхзвуковой недорасширенной струи. Установлены снижение уровня низкочастотных спектральных компонент шума и рост высокочастотных компонент. Величина изменения интенсивности акустического шума пропорциональна интенсивности микроструй. Зафиксировано полное подавление высокоинтенсивного дискретного тона. Изменение уровня шума равномерно для всех углов диаграммы направленности акустического излучения струи, наблюдаемых в рамках эксперимента. Получено суммарное снижение уровня акустического шума до 3,5 дБ.
Распределение давления Пито и профиль вихревой трубки сверхзвуковой недорасширенной струи Ma = 1, Npr = 5 с поперечным вдувом шести микроструй Maj = 1, Nprj = 9 с суммарным массовым расходом 0,59% относительно расхода основной струи.
а – структура течения в продольном сечении струи напротив микросопла, б – область взаимодействия микроструи с основным потоком, в – структура течения в поперечном сечении струи при x/Ra =5,67
Спектры акустического шума сверхзвуковой недорасширенной струи Ma = 1, Npr = 5 невозмущенной и при вдуве шести микроструй Maj = 1, Nprj = 5 с суммарным массовым расходом 0,59%
Публикации
1. Kavun I.N., Lipatov I.I., Zapryagaev V.I. Flow effects in the reattachment region of supersonic laminar separated flow // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. Vol. 129, No. 27. P. 997-1009. (Q1)
2. Kornilov V.I., Boiko A.V. Advances and challenges in periodic forcing of the turbulent boundary layer on a body of revolution // Progress in Aerospace Sciences. 2018. Vol. 98. P. 57–73. (Q1)
3. Kornilov V.I. Three-dimensional turbulent near-wall flows in streamwise corners: Current state and questions // Progress in Aerospace Sciences. 2017. Vol. 94. P. 46–81. (Q1)
4. Kornilov V.I. Current state and prospects of researches on the control of turbulent boundary layer by air blowing // Progress in Aerospace Sciences. 2015. Vol. 76. P. 1-23. (Q1)
5. Kornilov V.I., Boiko A.V. Efficiency of air microblowing through microperforated wall for flat plate drag reduction // AIAA Journal. 2012. Vol. 50, No. 3. P. 724-732. (Q2)
6. Kornilov V.I., Boiko A.V. Flat-plate drag reduction with streamwise noncontinuous microblowing // AIAA Journal. 2014. Vol. 52, No. 1. P. 93-103. (Q2)
7. Gounko Yu.P., Mazhul I.I., Kharitonov A.M. Aerodynamic design and experimental modelling of an innovative supersonic three-dimensional air-intake // Aeronautical Journal. 2013. Vol. 117, No. 1192. P. 559-584. (Q3)
8. Fomin V.M., Zapryagaev V.I., Lokotko A.V., Volkov V.F. Effect of distributed gas injection on aerodynamic characteristics of a body of revolution in a supersonic flow // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2012. Vol. 53, No. 3. P. 333-339. (Q4)
9. Gounko Y.P., Mazhul I.I. Flow turbulization in a pseudo-shock forming in an axisymmetric duct with a frontal inlet // Thermophysics and Aeromechanics. 2018. Vol. 25, No. 3. P. 347-358. (Q4)
10. Gounko Yu.P., Mazhul I.I. Numerical investigation of flow past a system of two sweptback compression wedges // Fluid Dynamics. 2014. Vol. 49, No. 2. P. 259-269. (Q4)
11. Boiko V.M., Zapryagaev V.I., Pivovarov A.A., Poplavski S.V. Correction of PIV data for reconstruction of the gas velocity in a supersonic underexpanded jet // Combustion, Explosion and Shock Waves. 2015. Vol. 51, No. 5. P. 587-596. (Q4)
12. Zapryagaev V.I., Kiselev N.P., Pivovarov A.A. Gasdynamic structure of an axisymmetric supersonic underexpanded jet // Fluid Dynamics. 2015. Vol. 50, No. 1. P. 87-97. (Q4)
13. Sobolev A.V., Zapryagaev V.I., Kiselev N.P., Gubanov D.A., Kundasev S.G. Turbulent structure in supersonic jets with a high Reynolds number // Thermophysics and Aeromechanics. 2018. Vol. 25, No. 4. P. 473–481. (Q4)
14. Корнилов В.И. Пространственные пристенные турбулентные течения в угловых конфигурациях. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2013. 431 с.
15. Волков К.Н., Запрягаев В.И, Емельянов В.Н., Губанов Д.А., Кавун И.Н., Киселев Н.П., Тетерина И.В., Яковчук М.С. Визуализация данных физического и математического моделирования в газовой динамике. М: Физматлит, 2018. 360 с.
Технологические разработки
Экспериментальная база:
1. Сверхзвуковая аэродинамическая труба Т-312.
2. Сверхзвуковая аэродинамическая труба Т-313.
3. Сверхзвуковая аэродинамическая труба Т-326.
4. Вертикальная струйная установка ВСУ.
Технологические разработки:
1. Патент № 2672825. Сверхзвуковой воздухозаборник (варианты) / Ю.П. Гунько. Заяв. № 2017113272 от 17.04.2017. Опуб.19.11.2018, Бюл. № 32.
2. Патент № 2341691. Газовый эжектор / А.В. Соболев, В.И. Запрягаев, В.М. Мальков. Заяв. № 2007100659/06 от 09.01.2007. Опубл. 20.12.2008. Бюл. № 35.
Достижения и награды
В.И. Корнилов:
Премия имени академика Г.И. Петрова (2016 г) за работу «Пространственные пристенные турбулентные течения в угловых конфигурациях».
В.И. Запрягаев:
Первая премия им. Н.Е. Жуковского (1996) в составе авторского коллектива за лучшую работу по теории авиации «Термогазодинамика течений с продольными вихрями (гёртлеровская неустойчивость)»;
Стипендия президента России за выдающиеся заслуги в области вооружения, военной и специальной техники (распоряжение Президента РФ от 30.12.15);
Почётная грамота президента РАН (2004);
Заслуженный ветеран СО РАН (1991);
Почётный знак СО РАН «Серебряная сигма» (2007);
Памятный знак «Федерации космонавтики» в честь 50-летия полета Ю.А. Гагарина (2011);
Памятная медаль «115 лет г. Новосибирска»;
Памятная медаль «80 лет Новосибирской области»;
Почётные грамоты Президиума СО РАН (1997, 2018);
Почётные грамоты председателя Новосибирского областного совета (2008), губернатора НСО (2008);
Почётная грамота председателя Законодательного собрания Новосибирской области (2017);
Почётная грамота президента РКК Энергия «За активное участие в работах по созданию ракетно-космической техники» (2013);
«Медаль Д.Ф. Устинова за укрепление обороноспособности» (решение учёного совета БГТУ «Военмех», 2018).
А.В. Локотко:
Медаль «За освоение новых земель» (1957);
Медаль «Ветеран труда» (1987);
Памятный знак «За труд на благо города» (2018).