Combined influence of coating permeability and roughness on supersonic boundary layer stability and transition

Abstract

A joint theoretical and experimental investigation of the influence of the surface permeability and roughness on the stability and laminar–turbulent transition of a supersonic flat-plate boundary layer at a free-stream Mach number of $M_{\infty }=2$ has been performed. Good quantitative agreement of the experimental data obtained with artificially generated disturbances performed on models with various porous inserts and calculations based on linear stability theory has been achieved. An increase of the pore size and porous-coating thickness leads to a boundary layer destabilization that accelerates the laminar–turbulent transition. It is shown that as a certain (critical) roughness value is reached, with an increase in the thickness of the rough and porous coating, the boundary layer stability diminishes and the laminar–turbulent transition is displaced towards the leading edge of the model.

Influence of Heavy Gas Blowing into the Wall Layer of Supersonic Boundary-Layer on Its Transition

“…Однако сейчас ситуация изменилась. В последние годы были проведены эксперименты по устойчивости как гиперзвукового [5-8], так и сверхзвукового пограничного слоя [9][10][11][12][13][14][15][16][17]. Результаты этих экспериментов указывают на удовлетворительное их соответствие данным расчетов, выполненных на основе линейного подхода [3-4] (в частности, в исследованиях [18; 19] для гиперзвуковых скоростей и в работах [9][10][11][12][13][14][15][16][17] для сверхзвуковых скоростей).…”

Supersonic boundary layer under foreign gas injection and its stability

“…It was assumed that foreign gas SF6 was injected into the flow through a permeable surface of the plate which was assumed as insulated, that is true in conditions of aerophysical experiments in continuously running supersonic wind tunnel T-325 [3,13]. The most important parameter influencing the boundary layer dynamics is the injection factor: w f (2), as it was also found earlier [5][6][7][8].…”

“…One of the control methods actively developed recently is the use of permeable porous coatings. At supersonic flow velocities introduction of a porous coating at zero mean flow through a permeable surface has a destabilizing influence on the first mode of instability of the boundary layer and, as a result, accelerates the transition [1][2][3].…”

Influence of Dispersed Tangential Heavy-Gas Blowing into the Supersonic Boundary-Layer on Its Stability

“…Однако сейчас ситуация изменилась. В последние годы были проведены эксперименты по устойчивости как гиперзвукового [5-8], так и сверхзвукового пограничного слоя [9][10][11][12][13][14][15][16][17]. Результаты экспериментов указывают на удовлетворительное их соответствие данным расчетов, выполненных на основе линейного подхода [3-4] (в частности, в исследованиях [18-19] для гиперзвуковых скоростей и в работах [9][10][11][12][13][14][15][16][17] для сверхзвуковых скоростей).…”

“…В работах [9][10][11][12][13][14][15][16][17] при определении положения ламинарно-турбулентного перехода и исследовании устойчивости пограничного слоя как к естественным, так и к искусственным возмущениям, получено, что пористое покрытие ускоряет переход и оказывает дестабилизирующее воздействие на первую моду возмущений.…”