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湍流两相分层流的界面不稳定性:压力驱动流和非牛顿层。 (英语) Zbl 1274.76223号

小结:我们推导了一个平面界面模型来描述两个水平、稳定分层流体的流动,其中底层表现出非牛顿流变性。该模型考虑了底部流体的屈服应力和幂律性质。鉴于假设流体界面上存在较大的粘度对比度,并且对于流向上的较大压降,必须考虑上牛顿层充分发展湍流的可能性,并在我们的模型中进行了描述。我们进行了线性稳定性分析,以预测平面界面状态变得不稳定的条件,并特别注意表征非牛顿流变学对不稳定的影响。增加屈服应力(直至在底层形成未屈服区域)会导致失稳;增加流动指数,同时发挥更广泛的模式作用,正在趋于稳定。此外,还发现了第二种失稳模式,这取决于底层的条件。对于剪切稀化流体,第二种模式变得更加不稳定,但更多的底层模式可能变得不稳定,从而适当降低流动指数。牛顿和非牛顿情况之间的另一个区别是,当界面上的线性波随时间增长时,底层未屈服区域的发展。这些未屈服区域形成于波谷,可以在线性分析中观察到,以选择合适的参数。

MSC公司:

76E17型 水动力稳定性中的界面稳定性和不稳定性
76A05型 非牛顿流体
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参考文献:

[1] J.A.Ajienka,《温度对含蜡原油流变性的影响及其在生产操作中的影响》,尼日利亚哈科特港大学博士论文,1990年。
[2] 傅兰雅,P.J。;Asteriadou,K.:《清洁地图原型:工业清洁过程分类》,《食品科学趋势》。Technol公司。20, 255-262 (2009)
[3] Yiantsios,S.G。;Higgins,B.G.:两种叠加流体平面Poiseuille流的线性稳定性,Phys。流体31,3225-3238(1988)·Zbl 0657.76043号 ·doi:10.1063/1.866933
[4] Yih,C.S.:粘度分层导致的不稳定性,J.流体力学。27, 337-352 (1967) ·Zbl 0144.47102号
[5] Boomkamp,P.A.M。;Miesen,R.H.M.:《平行两相流不稳定性分类》,Int.J.《多相流》22,67(1996)·Zbl 1135.76365号 ·doi:10.1016/S0301-9322(96)90005-1
[6] Miesen,R。;Boersma,B.J.:剪切液膜的流体动力学稳定性,流体力学杂志。301, 175-188 (1995) ·Zbl 0849.76020号 ·doi:10.1017/S0022112095003855
[7] L.Oh Náraigh,P.D.M.Spelt,O.K.Matar,T.A.Zaki,湍流两相分层流的界面不稳定性:准备中的快速畸变多方程湍流模型(Eprint:arXiv:0908.1639v1)。
[8] L.Oh Náraigh,P.D.M.Spelt,O.K.Matar,T.A.Zaki,湍流两相分层流的界面不稳定性:压力驱动流和薄液层,物理。流体,提交出版(Eprint:arXiv:0908.1022v1)。
[9] Miles,J.W.:关于剪切流产生表面波,J.流体力学。3, 185-204 (1957) ·兹比尔0078.40705 ·doi:10.1017/S0022112057000567
[10] Sahu,K.C。;瓦卢里,P。;斯佩尔特,P.D.M。;Matar,O.K.:牛顿流体和Herschel–Bulkley流体压力驱动通道流的线性不稳定性,物理学。流体19,122101(2007)·Zbl 1182.76652号 ·doi:10.1063/1.2814385
[11] Frigaard,I.A.:多重粘塑性流体的超稳定平行流动,J.非牛顿流体力学。100, 49-75 (2001) ·Zbl 1134.76338号 ·doi:10.1016/S0377-0257(01)00129-X
[12] Cavaleri,L。;阿尔维斯,J.-H.G.M。;阿杜因,F。;巴巴宁,A。;班纳,M。;Belibassakis,K。;Benoit,M。;多尼兰,M。;Groeneweg,J。;赫伯斯,T.H.C。;Hwang,P。;詹森,P.A.E.M。;杨森,T。;拉夫雷诺夫,I.V。;马格纳,R。;蒙巴利乌,J。;奥诺拉托,M。;波尔尼科夫,V。;Resio,D。;罗杰斯,W.E。;Sheremet,A。;J.Mckee史密斯;托尔曼,H.L。;Van Vledder,G。;Wolf,J。;Young,I.:波浪建模——最新进展。海洋学家。75,第4期,603-674(2007)
[13] 奥兹根,S。;度,G。;Sarma,G.S.R.:双流体边界层稳定性,物理。流体10,2746(1998)·Zbl 0967.76037号
[14] 莫宁,A.S。;Yaglom,A.M.:《统计流体力学:湍流力学》(1971)·Zbl 1140.76003号
[15] Pope,S.B.:湍流,(2000)·Zbl 0966.76002号
[16] Biberg,D.:两相分层湍流管道流动的数学模型,多相科学。Technol公司。19, 1-48 (2007)
[17] 阿凯,M。;Isoue,A。;青木,S。;Endo,K.:波状界面的同流分层空气-汞流,《国际多相流杂志》6173-190(1980)
[18] 阿凯,M。;Isoue,A。;青木,S。;Endo,K.:《用湍流双方程模型预测分层两相流》,《国际多相流杂志》7,21-39(1981)·Zbl 0488.76062号 ·doi:10.1016/0301-9322(81)90012-4
[19] Solbakken,S。;Andersson,H.I.:关于润滑湍流通道流中的减阻机制,《国际热流学杂志》25,618-624(2004)
[20] Craik,A.D.D.:液体薄膜中的风力生成波,J.流体力学。26, 369-392 (1966) ·兹比尔0158.45005 ·doi:10.1017/S0022112066001289
[21] 科恩,L.S。;Hanratty,T.J.:空气和液体同时流动时产生波浪,Aiche J.11,138-144(1965)
[22] 刘,B.T。;穆勒,S.J。;Denn,M.M.:宾汉材料关于刚性球体蠕变流动的正则化方法的收敛性,J.非牛顿流体力学。102, 179-191 (2002) ·Zbl 1082.76577号 ·doi:10.1016/S0377-0257(01)00177-X
[23] 斯佩尔特,P.D.M。;Yeow,A.Y。;劳伦斯,C.J。;塞莱兰,T.:宾汉流体通过排列整齐的圆柱阵列的蠕动流动,J.非牛顿流体力学。129,66-74(2005年)·Zbl 1195.76054号 ·doi:10.1016/j.jnnfm.2005.05.007
[24] Bercovier,M。;Engelman,M.:不可压缩非牛顿流动的有限元方法,J.comput。物理学。36, 313-326 (1980) ·Zbl 0457.76005号 ·doi:10.1016/0021-9991(80)90163-1
[25] 利普斯科姆,G.G。;Denn,M.M.:宾厄姆流体在复杂几何中的流动,J.非牛顿流体力学。14, 337-346 (1984) ·Zbl 0532.76005号 ·doi:10.1016/0377-0257(84)80052-X
[26] E.J.奥多诺万。;Tanner,R.I.:宾厄姆挤压油膜问题的数值研究,J.非牛顿流体力学。15, 75-83 (1984) ·Zbl 0544.76006号 ·doi:10.1016/0377-0257(84)80029-4
[27] Wilson,S.D.R.:宾汉材料的挤压流动,J.非牛顿流体力学。47, 211-219 (1993) ·Zbl 0774.76010号 ·doi:10.1016/0377-0257(93)80051-C
[28] Sahu,K.C。;瓦卢里,P。;斯佩尔特,P.D.M。;Matar,O.K.:勘误表:牛顿流体和赫歇尔-布尔克利流体的压力驱动通道流的线性不稳定性[Phys.Fluids 19(2007)122101],Phys。流体20,109902(2008)·Zbl 1182.76652号 ·doi:10.1063/1.2814385
[29] 克里斯滕森博士。;Jensen,P.Y。;马德森,F。;Bird,K.S.:《选定加工乳品流体的流变学和表面张力:温度的影响》,《日记科学杂志》。80, 2282-2290 (1997)
[30] Fedkiw,R。;Aslam,T。;Xu,S.:《爆燃和爆轰不连续性的鬼流体方法》,J.comput。物理学。154, 393-427 (1999) ·Zbl 0955.76071号 ·doi:10.1006/jcph.1999.6320
[31] 康,M。;Fedkiw,R.P。;Liu,X.-D.:多相不可压缩流动的边界条件捕捉方法,J.sci。计算。15, 323-360 (2000) ·Zbl 1049.76046号 ·doi:10.1023/A:101178417620
[32] Desjardins,O。;穆罗,V。;Pitsch,H.:一种用于模拟湍流雾化的精确保守水平集/虚拟流体方法,J.comput。物理学。227, 8395-8416 (2008) ·Zbl 1256.76051号
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