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董明;张梦琪

粘弹性管流线性不稳定性的渐近研究。 （英语） Zbl 1531.76030号

J.流体力学。 935，论文编号A28，43 p.（2022）.
小结：与牛顿管流相比，最近发现粘弹性管流可能是线性不稳定的，导致出现超临界过渡路径的可能性。这种不稳定性被称为中心模式，由I.乔杜里等[J.流体力学908，论文编号A11，53 p.（2021；Zbl 1461.76018号)]基于Oldroyd-B型号。在本文中，我们有兴趣扩展所研究的参数空间，并探索Oldroyd-B粘弹性管流中与中心不稳定性相关的渐近标度。从渐近分析中发现，中心模态在径向上呈现出三层渐近结构，即壁层、主层和中心层，它们分别由纯粘度、轴向和/或径向压力梯度以及粘性和弹性的联合效应驱动。根据控制参数的关系，会出现两种情况，即长波长中心不稳定性和短波长中心不稳定，其中中心层厚度具有不同数量级。我们的大雷诺数渐近预测与原始特征值系统的数值解进行了比较，取得了良好的一致性，特别是当参数接近各自的极限时。除了揭示主导因素及其平衡之外，渐近分析还通过减少控制参数的数量来描述不稳定系统，并进一步解释了不同重定标下数值结果的崩溃。

引用于1文件

MSC公司：

76E05型 水动力稳定性中的平行剪切流
76A10号 粘弹性流体
76M45型 渐近方法，奇异摄动在流体力学问题中的应用

关键词：

中心不稳定性;剪切流不稳定性;Oldroyd-B粘弹性流体;大雷诺数渐近解;三层渐近结构

引文：

Zbl 1461.76018号
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{M.Dong}和textit{M Zhang}，J.流体力学。935，论文编号A28，43页（2022；Zbl 1531.76030）
全文： 内政部 链接

参考文献：

[1] Bird，R.、Curtiss，C.、Armstrong，R.和Hassager，O.1987聚合物液体动力学，第2卷：动力学理论。威利。
[2] Buza，G.、Page，J.和Kerswell，R.R.2021有限雷诺数和消失雷诺数下通道流粘弹性不稳定性的弱非线性分析。arXiv:2017.06191v1·Zbl 1486.76031号
[3] Chandra，B.、Shankar，V.和Das，D.2018聚合物溶液流经微管时的转变开始。《流体力学杂志》844，1052-1083·Zbl 1429.76058号
[4] Chaudhary，I.，Garg，P.，Subramanian，G.&Shankar，V.2021粘弹性管流的线性不稳定性。《流体力学杂志》908，A11·Zbl 1461.76018号
[5] Choueiri，G.H.，Lopez，J.M.&Hof，B.2018超过聚合物减阻的渐进极限。物理学。修订稿第120页，第124501页。
[6] Choueiri，G.H.，Lopez，J.M.，Varshney，A.，Sankar，S.&Hof，B.2021弹性惯性湍流起源和结构的实验观察。程序。美国国家科学院。科学。美国118，1-5。
[7] Dong，M.，Liu，Y.&Wu，X.2020超音速边界层中无粘模态的可接受性，这是由于自由流声被壁面粗糙度散射所致。《流体力学杂志》896，A23·兹比尔1460.76670
[8] Dong，M.&Wu，X.2013关于Orr-Sommerfeld/Squire方程的连续谱和自由流涡扰动的卷吸。《流体力学杂志》732，616-659·Zbl 1294.76112号
[9] Drazin，P.G.&Reid，W.H.2004流体动力稳定性（剑桥数学图书馆）。剑桥大学出版社·Zbl 1055.76001号
[10] Dubief，Y.，Page，J.，Kerswell，R.R.，Terrapon，V.E.&Steinberg，V.2021弹性惯性湍流中的第一个相干结构。arXiv:2006.06770v2。
[11] Dubief，Y.，Terrapon，V.E.&Soria，J.2013《弹性惯性湍流机制》。物理学。流体25（11），110817-110817。
[12] Garg，P.，Chaudhary，I.，Khalid，M.，Shankar，V.&Subramanian，G.2018粘弹性管流线性不稳定。物理学。修订稿121，024502。
[13] Goldstein，M.E.1985表面几何形状的小流向变化将声波散射成Tollmien-Schlichting波。《流体力学杂志》154、509-530·Zbl 0576.76064号
[14] Graham，M.D.2014简单和复杂流体中的减阻和湍流动力学。物理学。流体26（10），101301。
[15] Groisman，A.和Steinberg，V.2000聚合物溶液流动中的弹性湍流。《自然》405（6782），53-55。
[16] Hameduddin，I.，Gayme，D.F.&Zaki，T.A.2019粘弹性流动中构象张量的微扰展开。《流体力学杂志》858、377-406·Zbl 1415.76015号
[17] Hameduddin，I.，Meneveau，C.，Zaki，T.A.&Gayme，D.F.2018粘弹性湍流中构象张量的几何分解。《流体力学杂志》842、395-427·Zbl 1419.76038号
[18] Kupferman，R.2005关于Oldroyd-B流体平面Couette流的线性稳定性及其数值近似。《非牛顿流体力学杂志》127（2），169-190·Zbl 1187.76658号
[19] Lin，C.C.1946关于二维平行流的稳定性。第三部分粘性流体中的稳定性。问：申请。数学3277-301·Zbl 0061.43602号
[20] Liu，Y.，Dong，M.&Wu，X.2020通过慢声波与流向隔离壁粗糙度相互作用在超音速边界层中产生第一Mack模式。《流体力学杂志》888，A10·Zbl 1460.76392号
[21] Lopez，J.M.，Choueiri，G.H.&Hof，B.2019最大减阻极限下低雷诺数粘弹性管流动力学。《流体力学杂志》874、699-719·Zbl 1419.76040号
[22] Mack，L.M.1976A Blasius边界层时间特征值谱的数值研究。《流体力学杂志》73497-520·Zbl 0339.76030号
[23] 马萨诸塞州梅塞盖尔Trefethen，L.N.2003将管道流量线性化至雷诺数107。J.计算。《物理学》186（1），178-197·Zbl 1047.76565号
[24] Mohseni，K.和Colonius，T.2000极坐标奇点的数值处理。J.计算。《物理学》157（2），787-795·Zbl 0981.76075号
[25] Page，J.、Dubief，Y.和Kerswell，R.R.2020粘弹性河道流中的精确行波解。物理学。修订稿125，154501。
[26] Ram，A.&Tamir，A.1964聚合物溶液中的结构湍流。J.应用。波利姆。科学8（6），2751-2762。
[27] Samanta，D.，Dubief，Y.，Holzner，M.，Schäfer，C.，Morozov，A.N.，Wagner，C.&Hof，B.2013弹性惯性湍流。程序。美国国家科学院。科学。美国110（26），10557-10562。
[28] Shaqfeh，E.S.G.1996粘滞流动中的纯弹性不稳定性。每年。《流体力学评论》28（1），129-185。
[29] Shekar，A.、Mcmullen，R.M.、Mckeon，B.J.和Graham，M.D.2021Tollmien-Schlichting通道流中弹性惯性湍流路径。物理学。修订版流体6，093301。
[30] Shekar，A.、Mcmullen，R.M.、Wang，S.N.、Mckeon，B.J.和Graham，M.D.2019弹性惯性湍流中的临界层结构和机制。物理学。修订稿122124503。
[31] Sid，S.，Terrapon，V.E.&Dubief，Y.2018弹性-惯性湍流的二维动力学及其在聚合物减阻中的作用。物理学。修订流体3，011301。
[32] Smith，S.1979关于Blasius边界层的非平行流动稳定性。程序。R.Soc.伦敦。A366，91-109·Zbl 0411.76042号
[33] Smith，F.1981Blasius边界层的上支稳定性，包括非平行流效应。程序。R.Soc.伦敦。A375，65-92·Zbl 0452.76032号
[34] Sureshkumar，R.&Beris，A.N.1995人工应力扩散率对数值计算稳定性和含时粘弹性流动流动动力学的影响。《非牛顿流体力学杂志》60（1），53-80。
[35] Terrapon，V.E.、Dubief，Y.和Soria，J.2014关于压力在弹性惯性湍流中的作用。J.Turbul.16，26-43。
[36] Trefethen，L.2000，MATLAB中的谱方法。工业和应用数学学会·Zbl 0953.68643号
[37] Virk，P.S.1975减阻基本原理。AIChE期刊21（4），625-656。
[38] Wan，D.，Sun，G.&Zhang，M.2021轴对称粘弹性管流中的亚临界和超临界分岔。《流体力学杂志》929，A16·兹比尔1495.76039
[39] White，C.M.&Mungal，M.G.2008使用聚合物添加剂的湍流减阻机理和预测。每年。流体力学修订版40（1），235-256·Zbl 1229.76043号
[40] Wu，X.&Dong，M.2016可压缩和不可压缩边界层中短波自由流涡扰动的夹带。《流体力学杂志》797、683-782·Zbl 1422.76076号
[41] Xi，L.&Graham，M.D.2010a牛顿流体和聚合物流体最小通道流动中的主动和冬眠湍流。物理学。修订稿104218301。
[42] Xi，L.&Graham，M.D.2010b粘弹性最小流动单元中的湍流减阻和多级过渡。《流体力学杂志》647，421-452·Zbl 1189.76326号
[43] Zhang，M.2021粘弹性管流中的能量增长。《非牛顿流体力学杂志》294，104581。
[44] Zhang，M.，Lashgari，I.，Zaki，T.&Brandt，L.2013粘弹性Oldroyd-B和FENE-P流体通道流动的线性稳定性分析。《流体力学杂志》737，279-279·Zbl 1294.76119号
[45] Zhu，L.&Xi，L.2021渐近减阻的非渐近弹性惯性湍流。物理学。修订版流体6，014601。
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