Основные исследования и их результаты

• Снижение турбулентного трения за счёт использования податливых покрытий:
Работа в данной области происходит в двух направлениях. В первом исследуется взаимодействие податливых покрытий с развитым турбулентным пограничным слоем, главным образом для определения удачных образцов для снижения трения. Для этого фиксируется общая сила сопротивления, действующая на модель, и локальное значение трения в точке, определяемое косвенным методом из профиля осредненной продольной скорости в пограничном слое. Измерение скорости и ее пульсаций осуществляется с помощью лазерного доплеровского измерителя скорости (ЛДИС).
Второе направление связано с изучением влияния податливых покрытий на устойчивость ламинарного пограничного слоя (ламинарно-турбулентный переход). Для этих целей определяются профили скоростей и пульсаций вблизи стенки, по которым далее определяется положение перехода и находятся интегральные характеристики переходного пограничного слоя.

• Технологии создания ламинарных струй:

Создана установка, в которой соосные струи не смешиваются на расстоянии, большем 10 диаметров внутренней круглой струи. В контексте данной работы изучен метод формирования профиля скорости струй с низким уровнем турбулентности посредством хонейкомбов.
Исследования свободных затопленных струй ведутся в лаборатории группой под руководством А.И. Решмина. В ходе экспериментов разработан новый метод формирования струи с длинным ламинарным участком. Создано компактное устройство, формирующее свободную струю диаметром 0.12 м с ламинарным участком, равным 5.5 диаметрам струи. Важной особенностью формирующего устройства является его малая длина (не превышает двух диаметров струи).

• Изучение течений во вращающихся сферических слоях:

В ходе исследований обнаружена возможность перехода к хаосу через пространственно-временную перемежаемость. Показано влияние способа изменения граничных условий на сценарий ламинарно-турбулентного перехода. Изучен механизм выбора одной из двух возможных мод течения под действием ускорения внутренней сферы. Показаны возможности формирования в одном и том же сферическом слое при близких параметрах подобия турбулентных течений, различных по своей пространственной структуре, составу спектров турбулентных пульсаций скорости, а также по величине и характеру изменения корреляционной размерности.

• Колебания упругих трубок при протекании внутри жидкости:
Получены границы устойчивости в трубке на различных режимах, показано, что положения границ устойчивости мало зависят от вязкости жидкости и на ламинарных, и на турбулентных режимах. Предельный цикл колебаний при фиксированном расходе при повышении перепада давления Δp в трубке после потери устойчивости и до наступления одночастотных колебаний следующий: сначала, при некотором Δp, происходят два последовательных схлопывания, после которых следует длинная (по сравнению со временем между этими двумя схлопываниями) пауза; при повышении Δp число последовательных схлопываний увеличивается. При определённом перепаде наступают одночастотные колебания. Такое влияние перепада давлений в трубке на вид предельного цикла более выражено на турбулентных режимах течения, на ламинарных режимах при небольших расходах после потери устойчивости почти сразу наступают одночастотные колебания.
После потери устойчивости всегда наблюдается явление, известное как “flow-rate limitation”, когда расход в трубке практически не меняется при изменении перепада давления. Основное различие в поведении трубки на ламинарных и турбулентных режимах заключается в том, что амплитуда колебаний на турбулентных режимах всегда выше, чем на ламинарных. Кроме того, после наступления одночастотных колебаний зависимость частоты от перепада давления при фиксированном расходе более ярко выражена на ламинарных режимах — частота растёт быстрее при повышении перепада давления.

• Флаттер конструкций в потоке газа:

Первая часть изучаемых задач посвящена явлению «панельного флаттера» — вибраций упругих оболочек, обтекаемых сверхзвуковым потоком вязкого или невязкого газа. Существуют два типа панельного флаттера: флаттер связанного типа и одномодовый флаттер. Флаттер связанного типа хорошо изучен как теоретически, так и экспериментально. Одномодовый флаттер был теоретически открыт в 2000-х гг. В.В. Веденеевым, в 2010-м году было получено экспериментальное подтверждение его существования. В рамках этой части работа направлена на углубление и развитие теоретических и экспериментальных исследований одномодового флаттера как плоских, так и цилиндрических оболочек.
Второе направление связано с явлением флаттера лопаток компрессоров газотурбинных двигателей. В настоящее время в практике российского авиадвигателестроения прогнозирование флаттера лопаток базируется преимущественно на вероятностно-статистическом подходе, суть которого заключается в обобщении экспериментальных данных методами математической статистики и построении областей флаттера и устойчивости в многомерном пространстве диагностических факторов. Такой подход достаточно хорошо себя зарекомендовал главным образом для схем компрессоров с рабочими лопатками, имеющими антивибрационные полки, для которых накоплен большой объем экспериментальных данных.

• Изучение нестационарных гидродинамических течений:

Экспериментально исследовано нестационарное взаимодействие конических тонких турбулентных струй жидкости со свободной поверхностью жидкости в сосудах различной формы. Изучалась зависимость частоты автоколебаний струи от высоты купола и скорости струи при наличии или отсутствии симметрии водоема. Проводилась кино-фотосъемка при разных значениях определяющих параметров изучаемого явления.
Исследован механизм и особенности проникания в жидкость при умеренных скоростях импульсных жидких ударников (жидких цилиндров, окруженных газовой оболочкой). Установлено существенное увеличение дальнобойности ударника и эффект многократного формирования возвратных струй.
Исследовано ударное взаимодействие с плоской преградой непрерывных и импульсных импульсных струй жидкости, окруженных газовой оболочкой.
Исследованы режимы автоколебаний плоского затопленного фонтана.
Изучались различные кавитационные течения, в т.ч. обтекание решётчатых крыльев. Поставлена задача студенческого практикума по исследованию искусственной кавитации при обтекании диска с вдуваемым радиально потоком воздуха.

Достижения и награды

• Государственная премия СССР.
• Премия имени Н. Е. Жуковского.
• Премия имени Л. И. Седова.
• Медалями имени М. В. Келдыша.
• Медаль имени С. П. Капицы.
• Премия правительства Москвы молодым учёным.