ДЕМПФИРУЮЩАЯ ПОВЕРХНОСТЬ

Полезная модель относится к области гидрогазодинамики и может быть использована для управления пограничным слоем, преимущественно в газообразных средах.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является поверхность, обтекаемая турбулентным газовым потоком, состоящая из поверхности на которой со стороны обтекающего потока содержаться демпфирующие полости для гашения высокочастотных пульсаций с перфорационными отверстиями со стороны потока, поверхность дополнительно снабжена демпфирующими полостями для гашения пульсаций с более низкой частотой, которые выполнены более крупного объема, сообщающихся с потоком посредством нескольких перфорационных отверстий и чередуются с более мелкими демпфирующими полостями (См. Патент РФ №2445519, опубл. 20.03.2012).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства принятого за прототип, относится то, что цилиндрическая форма демпфирующих полостей имеет ряд недостатков, проявляющихся в необходимости утолщения стенки для расположения в ней полостей. Цилиндрические демпфирующие полости менее эффективно гасят турбулентные пульсации давления (и скорости) в связи с чем, возникает необходимость применения полостей разного объема, кроме того при использования цилиндрической полости в высокотемпературных потоках будут возникать дополнительные температурные напряжения металла, снижающие эксплуатационный ресурс. Так же из-за формы демпфирующих полостей нет возможности эффективного воздействия на пограничный слой с внешней стороны поверхности.
Сущность полезной модели заключается в применении полусферической формы полостей и образовании полусферических выступов на внешней стенке поверхности.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является разработка демпфирующей поверхности.
Технический результат - увеличение эффективности по снижению сопротивления турбулентного трения и теплообмена на внутренней стенке, а также генерация турбулентности на внешней стенке для увеличения теплообмена.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что демпфирующая поверхность, обтекаемая турбулентным газовым потоком, содержит демпфирующие полости для гашения высокочастотных пульсаций с перфорационными отверстиями со стороны потока.
Особенность заключается в том, что на внутренней стенке демпфирующей поверхности выполнены демпфирующие полости в виде полусферы с возможностью воздействия с потоком посредством двух перфорационных отверстий, а на внешней стенке выполнены полусферические выступы с возможностью дополнительно турбулизировать пограничный слой.
Полезная модель поясняется чертежом.
Демпфирующая поверхность содержит перфорационные отверстия 1, выполненные на внутренней стороне поверхности 2, полусферические демпфирующие полости 3 для гашения турбулентных пульсации в широком диапазоне частот, полусферические выступы 4, выполненные на внешней стенке 5.
Устройство работает следующим образом.
Высокотемпературный турбулентный поток движущийся со скорость w, через перфорационные отверстия 1 выполненные на внутренней стороне поверхности 2 взаимодействует с полусферическими демпфирующими полостями 3 для гашения турбулентных пульсаций в широком диапазоне частот, расположенных на поверхности в шахматном порядке. Турбулентные пульсации давления (и скорости) вблизи внутренней поверхности 2 будут приводить к перетеканию некоторой массы газа m в полусферическую демпфирующую полость 3 полость и обратно на поверхность. Из-за пружинящего эффекта полости, турбулентные пульсации на внутренней стороне поверхности 2 будут ослабевать, что приведет к снижению сопротивления трения и теплообмена на внутренней поверхности 2. Кроме того, особенностью является то, что на каждую полусферическую полость 3 для гашения турбулентных пульсации в широком диапазоне частот приходится два перфорационных отверстия. На внешней стенке 5 выполнены полусферические выступы 4, при обтекании которых поток дополнительно турбулизируется, что приведет к увеличению теплосъема с демпфирующей поверхности в случае применения ее в системах тепловой защиты.