Анотація до роботи:

Воскобійник А. В. Формування когерентних вихрових структур у закручених потоках та заглибленнях. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.02.05 – механіка рідини, газу та плазми. – Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, 2005.

Різними засобами візуалізації виявлено характерні області формування і розвитку когерентних вихрових структур у закручених потоках. Сплановано і проведено термоанемометричні досліди кінематичних характеристик течії у цих областях. Зареєстровано вихори Гьортлера на криволінійній поверхні під впускним одиночним соплом вихрової камери. Запропоновано фізичну модель зародження двох пар спіралеподібних протилежнообертових вихрових структур, які несуть основну частину енергії вхідного струменя. Отримано інтегральні і спектральні характеристики вихрової пристінної течії вздовж вихрової камери. Зареєстровано місцезнаходження і частоту обертання зовнішнього зигзагоподібного потоку та внутрішнього смерчеподібного вихору в тупиковій частині камери. У заглибленнях напівциліндричної і напівсферичної форми виявлено формування і розвиток великомасштабних та дрібномасштабних вихорів. Перед заглибленням при ламінарному і турбулентному режимі обтікання зареєстровано області гальмування потоку. Знайдено масштаб, частоту обертання, циркуляцію квазістійких когерентних великомасштабних вихорів у заглибленнях і частоту викидів їх назовні. Зареєстровано і фізично обґрунтовано характерні особливості в частотних та хвильових спектрах пульсацій швидкості у вигляді дискретних піків. Піки відповідають частотам обертання та викидів великомасштабних когерентних вихорів, частотам слідової моди та першої моди Розіт’єра коливань у заглибленні, які самозберігаються. Досліджено ряд методів і засобів пасивного управління когерентними вихровими структурами, їх масштабами, частотами обертання та викидів у вихровій камері і заглибленнях різних розмірів та геометричної форми.

У дисертації досліджено ряд фізичних ефектів, які виникають в тупиковій області вихрової камери, а також під час обтікання заглиблень різноманітної геометрії. Основні наукові та практичні результати, висновки й рекомендації, отримані під час досліджень і впровадження результатів дисертації:

1. На основі експериментальних досліджень за допомогою різноманітних методів візуалізації виявлено квазістійкі когерентні вихрові структури. Реєстрація місць їх формування та розвитку дозволила спланувати інструментальні вимірювання кінематичних характеристик течії у таких обмежених потоках. Визначено загальні закономірності формування вихрових систем у досліджуваних закручених потоках.

2. У вихровій камері безпосередньо під соплом формуються вихори Гьортлера, масштаб яких росте у разі віддалення від сопла. Пристінний струмінь, який входить у вихрову камеру, утворює дві пари вихрових структур, які мають форму спіралей і протилежно обертаються з частотою w*=0,8 та 1,5. На торці вихрової камери зароджується смерчеподібна структура (w*=2,5) та формується зигзагоподібний вихровий потік (w*=0,6), які рухаються в активну область.

3. У напівциліндричних канавках виявлено квазістійкі великомасштабні вихрові структури та дрібномасштабні вихори, число яких росте зі збільшенням швидкості обтікання. Перед заглибленням потік, який набігає, гальмується. Із заглиблення вихрові системи періодично викидаються у пограничний шар.

4. У напівсферичній лунці великомасштабний вихор обертається у трьох взаємноперпендикулярних площинах. Його форма, вигляд, а також частота викидів залежать від швидкості потоку.

5. Спектральні характеристики поля пульсацій швидкості у місцях формування вихрових систем мають характерні дискретні піки, які відповідають частотам обертання цих вихрових систем, а також частотам їх викиду із заглиблень.

6. Зміна геометричних параметрів та форми заглиблень, а також кутів входу струменя у вихрову камеру та довжини її тупикової області дозволяє керувати формуванням когерентних вихрових систем, їх видом та місцезнаходженням.

Публікації автора:

1. Бабенко В. В., Турик В. Н., Воскобойник А. В. Визуализация структуры течения в вихревой камере // Вестник Национального технического университета "ХПИ": Технологии в машиностроении. – 2001. – № 129, Ч. 1. – С. 215-221.

2. Бабенко В. В., Турик В. Н., Воскобойник А. В. Исследование когерентных вихревых структур в ограниченных закрученных потоках методом скоростной кино регистрации // Вестник Национального технического университета Украины "КПИ": Машиностроение. – 2001. – № 40. – С. 426-432.

3. Турик В. Н., Макаренко Р. А., Воскобойник А. В. О приторцевом вихре в цилиндрической трубе // Вестник Национального технического университета Украины "КПИ": Машиностроение. – 2001. – № 41. – С. 162-166.

4. Бабенко В. В., Блохин В. А., Воскобойник А. В., Турик В. Н. Пульсации скорости в закрученной струе вихревой камеры // Акустичний вісник. – 2002. – 5, № 1. – С. 3-12.

5. Бабенко В. В., Блохин В. А., Воскобойник В. А., Турик В. Н., Воскобойник А. В. Статистические характеристики входной струи вихревой камеры // Вестник Национального технического университета Украины "КПИ": Машиностроение. – 2002. – № 42, Т. 1. – С. 44-49.

6. Бабенко В. В., Блохин В. А., Воскобойник В. А., Турик В. Н., Воскобойник А. В. Структура закрученного потока, входящего в вихревую камеру // Технологические системы: Научные разработки и результаты исследований. – 2002. – № 2 (13), Вып. 1. – С. 102-106.

7. Бабенко В. В., Воскобойник В. А., Воскобойник А. В., Турик В. Н. Поле пульсаций скорости в пристеночной струе вихревой камеры // Вибрации в технике и технологиях. – 2003. – № 2 (28) – С. 105-110.

8. Бабенко В. В., Воскобойник А. В., Воскобойник В. А., Турик В. Н. Профили скорости в пограничном слое над пластиной с углублением // Акустичний вісник. – 2004. – 7, № 3. – С. 14-27.

9. Камера змішування. Пат. 54767 А Україна / Бабенко В. В., Турик В. М., Блохін В. О., Воскобійник А. В., Красовський В. В., Рожавський В. Г. – № 7 В01F5/00 (UA); Заявл. 27.03.02; Опубл. 17.03.03, Бюл. № 3. – 2 с.

10. Стенд для дослідження процесів стискання закручених потоків в двигуні внутрішнього сгоряння. Пат. 54768 А Україна / Бабенко В. В., Турик В. М., Блохін В. О., Воскобійник А. В., Рожавський В. Г., Красовський В. В. – № 7 G01M15/00 (UA); Заявл. 27.03.02; Опубл. 17.03.03, Бюл. № 3. – 2 с.

11. Turick V., Makarenko R., Voskoboinick A., Blohin V. Coherent vortical structures in limited swirling flows // International workshop “Organized vortical motion as a basis for boundary layer control”. – Kiev: IHM NASU, – 2000. – P. 53-54.

12. Бабенко В. В., Турик В. Н., Воскобойник А. В. Исследование когерентных вихревых структур в ограниченных закрученных потоках методом скоростной кино регистрации // Труды II международной конференции «Прогрессивная техника и технология» Севастополь. – 2001. – С. 99.

13. Воскобойник А. В., Воскобойник В. А. Пульсации скорости и давления на обтекаемой поверхности с локальным препятствием // Збірник праць акустичного симпозіуму «КОНСОНАНС - 2003». – Київ: ІГМ НАНУ. – 2003. – С. 36–42.

14. Babenko V. V., Turick V. N., Voskoboinick V. A., Voskoboinick A. V. Swirling jets and coherent structures in vortex chambers // The 5^th Euromech Fluid Mechanics Conference: “EFMC - 2003”. – Toulouse (France). – 2003. – P. 397.

15. Babenko V. V., Turick V. N., Voskoboinick V. A., Voskoboinick A. V. Vortical structures in cross streamlined half-cylindrical cavity on a plate and interaction with boundary layer // The 5^th Euromech Fluid Mechanics Conference: “EFMC - 2003”. – Toulouse (France). – 2003. – P. 414.

16. Бабенко В. В., Воскобойник А. В., Воскобойник В. А., Турик В. Н. Структура потока в поперечно обтекаемом полуцилиндрическом углублении на пластине // Сб. докладов 1-й междун. науч. конф. “Проблемы, методы и средства исследований Мирового океана”. – Запорожье: НТЦ ПАС НАН Украины. – 2003. – С. 96-104.

17. Makarenkov A. P., Makarenkova A. A., Voskoboinick A. V., Voskoboinick V. A. Hydrodynamics noise in the turbulent boundary layer with obstacle // “NATO ASI - 2004”. – Kyiv (Ukraine). – 2004. – P. 109-110.