Формирование и развитие трехмерных вихревых структур в ближнем следе за теломтезисы доклада

Работа с тезисами доклада


[1] Алексюк А. И., Шкадов В. Я. Формирование и развитие трехмерных вихревых структур в ближнем следе за телом // Материалы XXVII научно-технической конференции по аэродинамике. — Жуковский: Жуковский, 2016. — С. 28–28. Рассмотрена задача о развитии трехмерного вихревого следа за конечным цилиндром в потоке вязкого газа. На ограничивающих область течения боковых плоскостях (с торцов цилиндра) ставилось условие симметрии. Такое условие (как и условие периодичности) позволяет строить связь с теоретическими результатами [1] о неустойчивости периодического (по времени) двумерного течения в следе за бесконечно длинным цилиндром относительно возмущений вдоль его оси. По мере увеличения числа Рейнольдса теоретически и экспериментально выделяются три этапа потери устойчивости течения: Re=Re1 (Re1 ≈ 49) – стационарное двумерное решение бифурцирует в периодическое двумерное; Re=Re2 и Re=Re3 (Re2 ≈ 190, Re3 ≈ 260) – периодическое двумерное течение теряет устойчивость относительно крупно- и мелкомасштабных возмущений (около 4 и 1 диаметра цилиндра) вдоль оси цилиндра. В экспериментальной работе [2] была введена терминология – режимы течения, соответствующие последним двум этапам, были названы модами A и B. Течение характеризуется двумя безразмерными параметрами – числом Рейнольдса Re и отношением L длины цилиндра к его диаметру (число Маха фиксировано, M=0.1). Конечность области течения в осевом направлении вносит ограничения на допустимые возмущения. Увеличение L приводит к расширению множества допустимых возмущений, которые в результате нелинейного взаимодействия могут изменять режимы течения в ближнем следе. Так, при фиксированном числе Re и различных L существуют двумерные и трехмерные регулярные периодические режимы обтекания, трехмерные квазипериодические и хаотические режимы обтекания. В настоящем докладе приводятся результаты изучения процессов развития вихревых структур, начиная с момента начала движения цилиндра в покоящейся среде, при различных L и Re из интервалов 0.4≤L≤3 и 100≤Re≤300. Оценены скорости роста трехмерных возмущений мод A, B и проведено сопоставление c результатами, полученными по теории Флоке [1]. Выявлены особенности формирования и развития трехмерных структур отдельно для моды A, для “чистой” моды B и для моды B, развивающейся на фоне моды A. Численные решения начально-краевых задач для уравнений Навье-Стокса, описывающих трехмерные течения вязкого газа, строились методом стабилизированных конечных элементов на неструктурированных тетраэдральных сетках [3]. Расчеты проводились с использованием суперкомпьютерного комплекса МГУ – на системе “Ломоносов”. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект №15-01-05186). Литература: 1. Barkley D., Henderson R.D. Three-dimensional Floquet stability analysis of the wake of a circular cylinder // Journal of Fluid Mechanics. 1996. 322. 215-241. 2. Williamson C.H.K. The existence of two stages in the transition to three‐dimensionality of a cylinder wake // Physics of Fluids. 1988. 31. 3165-3168. 3. Алексюк А.И., Шкадова В.П., Шкадов В.Я. Численное моделирование трехмерной неустойчивости обтекания короткого цилиндра // Вестник Московского университета. Серия 1: Математика. Механика. 2016. 1. 25–30.

Публикация в формате сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл скрыть