Абсолютная и глобальная неустойчивость плоских затопленных струй

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассматривается семейство профилей скорости затопленной струи, которые являются в плоскопараллельном приближении абсолютно неустойчивыми. Профили задаются двумя параметрами, первый из которых отвечает за положение единственной точки перегиба на профиле, второй – за толщину сдвигового слоя. Реализован алгоритм определения длины участка локальной абсолютной неустойчивости струи с заданным входным профилем скорости – то есть расстояния, на котором абсолютная неустойчивость сменяется конвективной. Получена зависимость этой длины от параметров, задающих входной профиль. Аналитически получена связь между характеристиками локальной абсолютной неустойчивости, рассчитанной в плоскопараллельном приближении, и глобальной неустойчивостью струи, эволюционирующей в пространстве. Продемонстрирован входной профиль скорости, соответствующий достаточно большой длине зоны локальной абсолютной неустойчивости, при котором имеет место глобальная неустойчивость пространственно развивающейся струи. Таким образом, показана возможность глобальной неустойчивости плоских затопленных струй, имеющих специальные распределения скорости.

Об авторах

В. В. Веденеев

МГУ им. М. В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики

Автор, ответственный за переписку.
Email: vasily@vedeneev.ru
Россия, Москва

Л. Р. Гареев

МГУ им. М. В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики

Email: gareev@imec.msu.ru
Россия, Москва

Ю. С. Зайко

МГУ им. М. В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики

Email: zayko@imec.msu.ru
Россия, Москва

Н. М. Экстер

МГУ им. М. В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики

Email: exter@imec.msu.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Зайко Ю.С., Решмин А.И., Тепловодский С.Х., Чичерина А.Д. Исследование затопленных струй с увеличенной длиной начального ламинарного участка // Изв. РАН. МЖГ. 2018. Т. 1. С. 97–106.
  2. Zayko J., Teplovodskii S., Chicherina A., Vedeneev V., Reshmin A. Formation of free round jets with long laminar regions at large Reynolds numbers // Phys. Fluids. 2018. V. 30. 043603.
  3. Зайко Ю.С., Гареев Л.Р., Чичерина А.Д., Трифонов В.В., Веденеев В.В., Решмин А.И. Экспериментальное обоснование применимости линейной теории устойчивости к затопленной струе // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2021. Т. 497. С. 44–48.
  4. Gareev L.R., Zayko J.S., Chicherina A.D., Trifonov V.V., Reshmin A.I., Vedeneev V.V. Experimental validation of inviscid linear stability theory applied to an axisymmetric jet // J. Fluid Mech. 2022. V. 934. A3.
  5. Schlichting H. Boundary Layer Theory // McGraw-Hill. 1979.
  6. Иорданский С.В., Куликовский А.Г. Об абсолютной устойчивости некоторых плоскопараллельных течений при больших числах Рейнольдса // ЖЭТФ. 1965. Т. 49. Вып. 4. С. 1326–1331.
  7. Deissler R.L. The convective nature of instability in plane Poiseuille flow // Phys. Fluids. 1987. V. 30. No. 8. P. 2303–2305.
  8. Brevdo L. Convectively unstable wave packets in Blasius boundary layer // ZAMM. 1995. V. 75. No. 6. P. 423–436.
  9. Abid M., Brachet M., Huerre P. Linear hydrodynamic instability of circular jets with thin shear layers // Eur. J. Mech. B/Fluids. 1993. V. 12(5). P. 683–693.
  10. Vedeneev V.V., Zayko J.S. On absolute stability of free jets // J. Phys: Conf. Series. 2018. V. 1129. 012037.
  11. Vedeneev V., Nikitin N. Absolute instability of plane incompressible jets // J. Fluid Mech. 2023. V. 962. A4.
  12. Chomaz J.-M., Huerre P., Redekopp L.G. A frequency selection criterion in spatially developing flows // Stud. Appl. Math. 1991. V. 84. № 2. P. 119–144.
  13. Le Dizes S., Huerre P., Chomaz J.M., Monkewitz P.A. Linear global modes in spatially developing media // Philos. Trans. R. Soc. London A. 1996. V. 354. № 1705. P. 169–212.
  14. Monkewitz P.A. The absolute and convective nature of instability in two-dimensional wakes at low Reynolds numbers // Phys. Fluids. 1988. V. 31. № 5. P. 999–1006.
  15. Pier B. On the frequency selection of finite-amplitude vortex shedding in the cylinder wake // J. Fluid Mech. 2002. V. 458. P. 407–417.
  16. Coenen W., Lesshafft L., Garnaud X., Sevilla A. Global instability of low-density jets // J. Fluid Mech. 2017. V. 820. P. 187–207.
  17. Woodley B.M., Peake N. Global linear stability analysis of thin aerofoil wakes // J. Fluid Mech. 1997. V. 339. P. 239–260.
  18. Le Dizés S. Global modes in falling capillary jets // Eur. J. Mech., B/Fluids. 1997. V. 16. № 6. P. 761–778.
  19. Yakubenko P.A. Global capillary instability of an inclined jet // J. Fluid Mech. 1997. V. 346. P. 181–200.
  20. Веденеев В.В., Порошина А.Б. Устойчивость упругой трубки, содержащей текущую неньютоновскую жидкость и имеющей локально ослабленный участок // Труды МИАН. 2018. Т. 300. С. 42–64.
  21. Bondarev V., Vedeneev V. Short-wave instability of an elastic plate in supersonic flow in the presence of the boundary layer// Journal of fluid mechanics. 2016. V. 802. P. 528–552.
  22. Веденеев В.В. Математическая теория устойчивости плоскопараллельных течений и развитие турбулентности // Долгопрудный: Издательский Дом “Интеллект”, 2016. 152 с.
  23. Couairon A., Chomaz J.-M. Fully nonlinear global modes in slowly varying flows // Phys. Fluids. 1999. V. 11. № 12. P. 3688–3703.
  24. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. М.: Наука, 1965
  25. Спасова А.А., Зайко Ю.С. Разработка алгоритма формирования затопленной струи с заданными характеристиками профиля скорости // ПМТФ. 2023. Т. 64. № 4. С. 67–75.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024