- Код статьи
- S3034533S0044466925050156-1
- DOI
- 10.7868/S303453325050156
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 65 / Номер выпуска 5
- Страницы
- 796-806
- Аннотация
- Численно исследуется немодальное пространственное развитие стационарных трехмерных возмущений в круглой затопленной струе при Re = 2850. Воспроизводятся условия лабораторного эксперимента, выполненного ранее вНИИмеханики МГУ. Разработан метод расчета оптимальных возмущений в условиях развивающегося вниз по потоку основного течения. Найдены оптимальные возмущения, отвечающие разным азимутальным числам. Определены их форма, характер развития и степень роста. Изучено нелинейное развитие оптимальных возмущений при различных значениях их начальной амплитуды. Показано, что нелинейные эффекты приводят к замедлению скорости роста при их развитии вниз по потоку. Течения, деформированные стационарными возмущениями в угловом направлении, исследованы на устойчивость к малым нестационарным возмущениям. Обнаружено, что с ростом степени деформации максимальная скорость роста возмущений заметно возрастает благодаря появлению специфической коротковолновой моды неустойчивости. Библ. 24. Фиг. 7.
- Ключевые слова
- затопленная струя уравнения Навье–Стокса гидродинамическая неустойчивость немодальный рост оптимальные возмущения нелинейное развитие
- Дата публикации
- 25.02.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 10
Библиография
- 1. Morris P.J. The spatial viscous instability of axisymmetric jets // J. Fluid Mech. 1976. V. 77.№3. P. 511–529.
- 2. Michalke A. Survey on jet instability theory // Prog. Aerospace Sci. 1984. V. 21. P. 159–199.
- 3. Грек Г.Р., Козлов В.В., Литвиненко Ю.А. Устойчивость дозвуковых струйных течений // Учебное пособие: Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск. 2012. 208 с.
- 4. 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. P. 043603.
- 5. 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.№1. С. 97–106.
- 6. Ellingsen T., Palm E. Stability of linear flow // Phys. Fluids. 1975. V. 18. P. 487–488.
- 7. Landahl M.L. A note on algebraic instability of inviscid parallel shear flows // J. Fluid Mech. 1980. V. 98. P. 243–251.
- 8. Schmid P.J., Henningson D.S. Optimal energy density growth in Hagen–Poiseuille flow // J. Fluid Mech. 1994. V. 277. P. 197–225.
- 9. Andersson P., Berggren M., Henningson D.S. Optimal disturbances and bypass transition in boundary layers // Phys. Fluids. 1999. V. 11. P. 134–150.
- 10. Luchini P. Reynolds-number-independent instability of the boundary layer over a flat surface: optimal perturbations // J. Fluid Mech. 2000. V. 404. P. 289–309.
- 11. Tumin A., Reshotko E. Spatial theory of optimal disturbances in boundary layers // Phys. Fluids. 2001. V. 13. P. 2097–2104.
- 12. Reshotko E., Tumin A. Spatial theory of optimal disturbances in a circular pipe flow // Phys. Fluids. 2001. V. 13. P. 991–996.
- 13. Boronin S.A., Healey J.J., Sazhin S.S. Non-modal stabillity of round viscous jets // J. Fluid Mech. 2013. V. 716. P. 96–119.
- 14. Jimenez-Gonzalez J.I., Brancher P., Martinez-Bazan C. Modal and non-modal evolution of perturbations for parallel round jets // Phys. Fluids. 2015. V 27. P. 044105.
- 15. Jimenez-Gonzalez J.I., Brancher P. Transient energy growth of optimal streaks in parallel round jets // Phys. Fluids. 2017. V. 29. P. 114101.
- 16. Боронин С.А., Осипцов А.Н. Модальная и немодальная неустойчивость течения запыленного газа в пограничном слое // Изв. РАН. МЖГ. 2014.№6. С. 80–93.
- 17. Калашник М.В., Чхетиани О.Г. Оптимальные возмущения в развитии неустойчивости свободного слоя сдвига и системы из двух встречных струйных течений // Изв. РАН. МЖГ. 2020.№2. С. 28–41.
- 18. Ivanov O., Ashurov D., Gareev L., Vedeneev V. Non-modal perturbation growth in a laminar jet: an experimental study // J. Fluid Mech. 2023. V. 963. P. A8.
- 19. Wang C., Lesshafft L., Cavalieri A. V., Jordan P. The effect of streaks on the instability of jets // J. Fluid Mech. 2021. V. 910. P. A14.
- 20. Ashurov D.A., Nikitin N.V. Development of stationary disturbances in a spatially developing jet // Fluid Dynamics. 2024. V. 59.№4. P. 723–731.
- 21. Абдульманов К.Э., Никитин Н.В. Развитие возмущений в круглой затопленной струе с двумя модами неустойчивости // Изв. РАН. МЖГ. 2022.№5. С. 25–40.
- 22. 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.
- 23. Nikitin N. Finite-difference method for incompressible Navier–Stokes equations in arbitrary orthogonal curvilinear coordinates // J. Comput. Phys. 2006. V. 217. P. 759–781.
- 24. Michalke A. Instabilitat eines kompressiblen runden Freistrahls unter Berucksichtigung des Einflusses der Strahlgrenzschichtdicke // Z. Flugwiss. 1971. V. 19. P. 319–328.
