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关于周期性生成的涡环传播的标度。 (英语) Zbl 1415.76770号

小结:通过在直径为D的圆柱体出口处施加速度(U{jet})和持续时间(T_s)(脉冲之间无流量)的脉冲射流,对周期性产生的涡环(周期(T))的传播进行了数值研究。由于脉冲射流波形的阶梯性质,一个周期内的平均射流速度为(U_{ave}=U_{喷气}T_s/T\)。通过在雷诺数(Re=U)的定义中使用(U_{ave})_{保存}D/\nu),(nu):流体的运动粘度)和无量纲周期(T^ast=TU{ave}/D=T_sU{jet}/D,即相当于形成时间),然后根据结果,涡环速度(U_v/U{jet})变得与冲程比(T_s/T)近似无关。结果还表明,根据形式为\(U_v/U_{jet}=0.27T^{\ ast 1.31Re^{-0.2}})的幂律,\(U_v/U_{jet})通过减少\(Re\)或增加\(T^\ast\)(对\(T^\ast\)更敏感)而增加。因此,提出了涡环中心位置随时间变化的经验关系(S/D=0.27T^{ast1+1.31Re^{-0.2}}t/Ts),这不仅破坏了我们的结果,也破坏了非周期环的实验结果。这可能是因为发现准静态涡环速度与初始(孤立)速度的最大差异为15%。对周期状态下的环进行可视化显示,在低(T’ast’leqsleat 2)和高(Re’geqslead 1400)时,停止涡变得不稳定,并在前导涡周围形成发夹涡。然而,通过增加(T^\ast)或减少(Re),停止涡保持圆形。此外,短(T^ast=1)的环在下游大约一个周期后显示出涡旋配对,但较高(T^ast\geqsleat 2)的环会在准静态状态下产生一系列涡旋。

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76Z05个 生理流量
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
76D17号 粘性涡流
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参考文献:

[1] 艾伦·J·J。;Auvity,B.,涡环与活塞涡的相互作用,J.流体力学。,465, 353-378, (2002) ·Zbl 1127.76300号 ·doi:10.1017/S0022112002001118
[2] 安德森·A·B·C·,《主芬顿(管音)射流周期涡环模式的结构和速度》,J·阿库斯特。《美国社会杂志》,271048-1053,(1955)·doi:10.1121/1.1908112
[3] Asgharzadeh,H.&Borazjani,I.2016雷诺数和沃默斯利数对颅内动脉瘤血流动力学的影响,计算。数学。方法医学。7412926,2016.
[4] 阿斯加尔扎德,H。;Borazjani,I.,《带近似解析雅可比矩阵的Newton-Krylov方法,用于具有浸没边界的交错过电流网格上Navier-Stokes方程的隐式解》,J.Compute。物理。,331, 227-256, (2017) ·Zbl 1378.76081号 ·doi:10.1016/j.jcp.2016.11.033
[5] 艾德米尔,E。;沃斯,N.A。;Dawson,J.R.,《强受迫射流中涡环的形成》,《实验流体》,52,729-742,(2012)·doi:10.1007/s00348-011-1110-6
[6] Baird,M.H.I.,《涡环速度和动量与地层参数的关系》,加拿大。化学杂志。Enng,55岁,19-26岁(1977年)·doi:10.1002/cjce.5450550105
[7] Borazjani,I.,流体-结构相互作用,生物瓣膜的浸没边界无限元法模拟,计算。方法。申请。机械。工程,257103-116,(2013)·Zbl 1286.74030号 ·doi:10.1016/j.cma.2013年1月10日
[8] 博拉兹贾尼,I。;Daghooghi,M.,鱼尾运动形成一个附加的前缘旋涡,Proc。R.Soc.伦敦。B、 2801756(2013)·doi:10.1098/rspb.2012.2071
[9] 博拉兹贾尼,I。;Ge,L。;Le,T。;Sotiropoulos,F.,用于模拟复杂三维不可压缩流动的并行过电流近浸没边界框架,计算。流体,77,76-96,(2013)·Zbl 1284.76262号 ·doi:10.1016/j.compfluid.2013.02.017
[10] 博拉兹贾尼,I。;Ge,L。;Sotiropoulos,F.,《模拟流体-结构与复杂三维刚体相互作用的曲线浸没边界法》,J.Compute。物理。,227, 7587-7620, (2008) ·兹比尔1213.76129 ·doi:10.1016/j.jcp.2008.04.028
[11] 底部,R.G。;博拉兹贾尼,I。;布莱文斯,E.L。;Lauder,G.V.,在黄貂鱼中游泳的流体动力学:数值模拟和前缘涡流的作用,J.流体力学。,788407-443(2016)·Zbl 1381.76433号 ·doi:10.1017/jfm.2015.702
[12] Burgers,J.M.,《说明湍流理论的数学模型》,Adv.Appl。机械。,1, 171-199, (1948) ·doi:10.1016/S0065-2156(08)70100-5
[13] 科林,S.P。;Costello,J.H.,《六种共生水螅水母的形态学、游泳性能和推进模式》,《实验生物学杂志》。,205, 427-437, (2002)
[14] Dabiri,J.O。;科林,S.P。;科斯特洛,J.H。;Gharib,M.,扁水母产生的流动模式:现场测量和实验室分析,J.Expl Biol。,208, 1257-1265, (2005) ·doi:10.1242/jeb.01519
[15] Daghooghi,M。;Borazjani,I.,矩形花样游泳的水动力优势,Biosinpir。仿生学。,10, 5, (2015) ·doi:10.1088/1748-3190/10/5/056018
[16] Daghooghi,M。;Borazzani,I.,《惯性对中性浮力刚性椭球周期悬浮流变性的影响》,《流体力学杂志》。,781, 506-549, (2015) ·Zbl 1359.76303号 ·doi:10.1017/jfm.2015.504
[17] Davidson,P.,《湍流:科学家和工程师导论》,(2015),牛津大学出版社·Zbl 1315.76001号 ·doi:10.1093/acprof:oso/9780198722588.0001
[18] Devore,J.L.2011《工程与科学的概率与统计》,第508-510页。马萨诸塞州波士顿,Cengage Learning,ISBN 0-538-73352-7。
[19] Didden,N.,《关于涡环的形成:环流的卷起和产生》,Z.Angew。数学。物理。,30, 101-116, (1979) ·doi:10.1007/BF01597484
[20] Y.Fukumoto。;香港莫法特,粘性涡环的运动和膨胀,第1部分。速度的高阶渐近公式,J.流体力学。,417, 1-45, (2000) ·兹比尔0977.76019 ·doi:10.1017/S0022112000008995
[21] 甘·L。;Nickels,T.B.,《湍流涡环早期发展的实验研究》,J.流体力学。,649, 467-496, (2010) ·Zbl 1189.76025号 ·doi:10.1017/S0022112009993971
[22] Ge,L。;Sotiropoulos,F.,在具有复杂浸没边界的曲线域中求解三维非定常不可压缩Navier-Stokes方程的数值方法,J.Compute。物理。,225, 1782-1809, (2007) ·Zbl 1213.76134号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.02.017
[23] 加里布,M。;兰博德,E。;谢里夫,K.,《涡环形成的通用时间尺度》,J.流体力学。,360, 121-140, (1998) ·Zbl 0922.76021号 ·doi:10.1017/S0022112097008410
[24] Gilmanov,A。;Sotiropoulos,F.,一种混合笛卡尔/浸没边界法,用于模拟三维几何复杂运动物体的流动,J.Compute。物理。,207, 457-492, (2005) ·Zbl 1213.76135号 ·doi:10.1016/j.jcp.2005.01.020
[25] Glezer,A.,《涡环的形成》,Phys。流体,31,12,3532-3542,(1988)·Zbl 1062.81110号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.866920
[26] Gopalakrishnan,S.S。;桥墩B。;Biesheuvel,A.,通过腹部主动脉瘤模型的脉动流动力学,流体力学杂志。,758, 150-179, (2014) ·doi:10.1017/jfm.2014.535
[27] Jahanbakhshi,R。;新南威尔士州瓦盖菲。;Madnia,C.K.,可压缩剪切层中湍流/非湍流界面附近的斜压涡度生成,Phys。流体,27,(2015)·数字对象标识代码:10.1063/1.4933250
[28] 詹姆斯,S。;Madnia,C.K.,层流涡环的直接数值模拟,Phys。流体,8,9,2400-2414,(1996)·Zbl 1027.76525号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.869041
[29] Kheradvar,A。;Houle,H。;佩德里泽蒂,G。;Tonti,G。;贝尔西克,T。;阿什拉夫,M。;林德纳,J.R。;加里布,M。;Sahn,D.,《超声心动图粒子图像测速:量化左心室血涡模式的新技术》,《美国社会超声心动图》,23,86-94,(2010)·doi:10.1016/j.echo.2009.09.007
[30] 克里格,M。;Mohseni,K.,用于水下机器人运动的仿生涡环推进器推力特性,IEEE J.Ocean。Enng,33,123-132,(2008)·doi:10.1109/JOE.2008.920171
[31] 克里格,M。;Mohseni,K.,《非定常、可变形、轴对称、产生射流的空腔体的压力和功分析》,《流体力学杂志》。,769, 337-368, (2015) ·Zbl 1431.76048号 ·doi:10.1017/jfm.2015.120
[32] Krueger,P.S.,全脉冲射流产生的无限系列涡环中的涡环速度和最小分离,Theor。计算。流体动力学。,24, 291-297, (2010) ·Zbl 1191.76022号 ·doi:10.1007/s00162-009-0130-9
[33] Lamb,H.,流体动力学,(1932),剑桥大学出版社·传真:26.0868.02
[34] 劳森·J·M。;Dawson,J.R.,《合成射流形成湍流涡环》,《物理学》。流体,25,10,(2013)·doi:10.1063/1.4825283
[35] Le,T.B。;博拉兹贾尼,I。;Kang,S。;Sotiropoulos,F.,《关于倾斜喷嘴涡环的结构》,J.流体力学。,686, 451-483, (2011) ·Zbl 1241.76139号 ·文件编号:10.1017/jfm.2011.340
[36] Le,T.B。;博拉兹贾尼,I。;Sotiropoulos,F.,脉动流对颅内动脉瘤血流动力学的影响,J.Biomech。工程,132,(2010)·数字对象标识代码:10.1115/1.4002702
[37] Maxworthy,T.,《涡环的结构和稳定性》,J.流体力学。,51, 1, 15-32, (1972) ·doi:10.1017/S0022112072001041
[38] Maxworthy,T.,涡环的一些实验研究,J.流体力学。,81, 3, 465-495, (1977) ·doi:10.1017/S0022112077002171
[39] 莫法特,香港,缠结涡线的打结程度,流体力学杂志。,35, 1, 117-129, (1969) ·兹比尔0159.57903 ·doi:10.1017/S0022112069000991
[40] Mohseni,K.,计算涡环或涡对平移速度的公式,Biosinpir。仿生学。,1、4、S57-S64(2006)·doi:10.1088/1748-3182/1/4/S08
[41] Nitsche,M。;Krasny,R.,《圆管边缘涡环形成的数值研究》,J.流体力学。,276, 139-161, (1994) ·Zbl 0864.76022号 ·doi:10.1017/S0022112094002508
[42] Saffman,P.G.,《不稳定涡环上的波数》,《流体力学杂志》。,84, 4, 625-639, (1978) ·doi:10.1017/S0022112078000385
[43] Saffman,P.G.,粘性涡环的速度,Stud.Appl。数学,49,371-380,(1970)·Zbl 0224.76032号 ·doi:10.1002/sapm1970494371
[44] 沙萨克,A.-V。;斯帕克斯,S.R。;乔马兹,J.-M。;Lasheras,J.C.,对称性腹主动脉瘤进行性扩大期间壁剪切应力的演变,流体力学杂志。,560, 19-51, (2006) ·兹比尔1122.76308 ·doi:10.1017/S002211200600036X
[45] Schlueter-Kuck,K。;Dabiri,J.O.,形成涡环的剪切层中的压力演化,Phys。流体版本,1,1,(2016)·doi:10.1103/PhysRevFluids.1.012501
[46] 施拉姆,C。;Riethmuller,M.L.,强制亚音速空气射流配对期间涡环特性的测量,实验流体,33879-888,(2002)·doi:10.1007/s00348-002-0491-y
[47] I·沙利文。;尼梅拉·J·J。;Hershberger,R.E。;靠垫,D。;唐纳利,R.J.,薄涡环动力学,J.流体力学。,609, 319-347, (2008) ·Zbl 1147.76011号 ·doi:10.1017/S0022112008002292
[48] 塔维拉,R.R。;Diogo,J.S。;洛佩斯,哥伦比亚特区。;Da Silva,C.B.,湍流平面射流中湍流-扰动界面的拉格朗日统计,Phys。版本E,88,4,(2013)
[49] 韦伯斯特,D.R。;Longmire,E.K.,《倾斜出口圆柱涡环》,Phys。流体,10400-416,(1998)·数字对象标识代码:10.1063/1.869531
[50] Zaman,K.B.M.Q。;Hussain,A.K.M.F.,受控激励下圆形射流中的涡旋配对。第1部分:。通用喷射响应,J.流体力学。,101, 3, 449-491, (1980) ·doi:10.1017/S0022112080001760
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