×

平均流量稳定性分析的有效性条件。 (英语) Zbl 1422.76070号

小结:本文为围绕平均流量进行稳定性分析的使用和意义提供了理论条件。因此,可将其视为工程的延伸B.J.McKeon公司A.S.Sharma公司[同上,658、336–382(2010年;Zbl 1205.76138号)]非平行流和S.E.Turton公司,L.S.塔克曼D.巴克利[“根据平均流量预测热溶质对流的频率”,《物理评论》E(3)91,第4期,文章ID 043009,10页(2015;doi:10.1103/PhysRevE.91.043009)]到宽带流。考虑到流场的雷诺分解,发现波动场的谱(或时间傅里叶)模式等于由平均流线性化产生的预解算子对湍流强迫项的作用。本文的主要结果表明,如果在特定频率下,预解式的主导奇异值远大于所有其他频率,并且如果在该频率下的紊流作用力没有向次优作用力之一显示任何优先方向,则频谱模式与预解函数在该频率下的主要最优响应模式成正比。在弱非平行开放流呈现对流不稳定平均流的情况下,通常会满足这些条件。在这些情况下,奇异模态的空间结构可以通过基于抛物线稳定性方程(PSE)的局部空间稳定性分析进行近似。我们还表明,可以根据主要最优响应模式的频率演变和一个或多个点的频谱知识来预测域中任意位置的流场频谱。结果以高雷诺数湍流后向台阶流为例进行了说明。

MSC公司:

76埃克斯 水动力稳定性
76平方英尺 湍流
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部 哈尔

参考文献:

[1] 亚当斯·E·W。;Johnston,J.P.,分离剪切层对再附着流结构的影响。第2部分:再附着长度和壁面剪切应力,Exp.Fluids,6,7,493-499,(1988)
[2] 中华人民共和国埃姆斯泰。;达夫,I.S。;L'Excellent,J.-Y。;Koster,J.,《使用分布式动态调度的完全异步多前沿解算器》,SIAM J.Matrix Ana。应用程序。,23, 1, 15-41, (2001) ·Zbl 0992.65018号 ·doi:10.1137/S0895479899358194
[3] Andersson,P。;Henningson,D.S。;Hanifi,A.,关于抛物线稳定性方程的稳定化过程,J.Enging Maths,33,3,311-332,(1998)·Zbl 0920.76025号 ·doi:10.1023/A:1004367704897
[4] Barkley,D.,圆柱尾迹平均流的线性分析,Europhys。莱特。,75, 5, 750-756, (2006) ·doi:10.1209/epl/i2006-10168-7
[5] Boujo,E。;Gallaire,F.,《噪声放大器流中随机响应的灵敏度和开环控制:反向步骤》,《流体力学杂志》。,762, 361-392, (2015) ·doi:10.1017/jfm.2014.656
[6] 巴特勒,K.M。;Farrell,B.F.,《壁面湍流剪切流中的最佳扰动和条纹间距》,物理学。流体A,5,3,774-777,(1993)·doi:10.1063/1.858663
[7] 坎比尔,L。;海布,S。;Plot,S.,The onera elsa cfd软件:研究输入和工业反馈,Mech。印度,14,3,159-174,(2013)·doi:10.1051/mec/2013056
[8] Chernyshenko,S.I。;Baig,M.F.,近壁湍流中条纹形成机制,流体力学杂志。,544,99-131,(2005年)·Zbl 1083.76031号 ·doi:10.1017/S0022112005006506
[9] Chun,K.-B。;Sung,H.J.,通过局部强迫控制后向台阶上的湍流分离流,实验流体,21,6,417-426,(1996)·doi:10.1007/BF00189044
[10] Cossu,C。;Pujals,G。;Depardon,S.,湍流边界层中的最佳瞬态增长和超大型结构,J.流体力学。,619, 79-94, (2009) ·Zbl 1156.76400号 ·doi:10.1017/S0022112008004370
[11] Dandois,J。;Garnier,E。;Sagaut,P.,合成射流主动分离控制的数值模拟,J.流体力学。,574, 25-58, (2007) ·Zbl 1133.76324号 ·doi:10.1017/S0022112006003995
[12] Deck,S.,高升力结构周围流动的分区分离涡模拟,AIAA J.,43,11,2372-2384,(2005)·数字对象标识代码:10.2514/1.16810
[13] Delálamo,J.C。;Jimenez,J.,湍流通道中的线性能量放大,J.流体力学。,559, 205-213, (2006) ·Zbl 1095.76021号 ·doi:10.1017/S0022112006000607
[14] Dergham,G。;Sipp,D。;Robinet,J.-Ch.,《放大器流的随机动力学和模型简化:后向阶跃流》,J.流体力学。,719, 406-430, (2013) ·Zbl 1284.76317号 ·doi:10.1017/jfm.2012.610
[15] 司机D.M。;Seegmiller,H.L。;Marvin,J.,再附着剪切层的时间相关行为,AIAA J.,25,71914-919,(1987)·数字对象标识代码:10.2514/3.9722
[16] 法雷尔,B.F。;Ioannou,P.J.,湍流壁边界剪切流中的顺流滚动和条纹动力学,J.流体力学。,708, 149-196, (2012) ·Zbl 1275.76125号 ·doi:10.1017/jfm.2012.300
[17] 四,D.P.G。;考尔菲德,C.P。;Schmid,P.J.,使用形式优化定位流动结构,J.流体力学。,729, 672-701, (2013) ·Zbl 1291.76124号
[18] 加拉斯,Q。;阿尔诺。;Monnier,J.C。;Delva,J。;Dandois,J。;Mialon,B.,《hybexcit年度活动报告》,ONERA技术代表,RT 1/20871,(2015)
[19] 加诺,X。;Lesshaft,L。;施密德·P·J。;Huerre,P.,《不可压缩射流的首选模式:线性频率响应分析》,《流体力学杂志》。,716, 189-202, (2013) ·Zbl 1284.76149号 ·doi:10.1017/jfm.2012.540
[20] 古德蒙德松,K。;Colonius,T.,湍流射流近场波动的不稳定波模型,J.流体力学。,689, 97-128, (2011) ·Zbl 1241.76203号 ·doi:10.1017/jfm.2011.401
[21] Herbert,T.,抛物化稳定性方程,年度。流体力学版次。,29, 1, 245-283, (1997) ·doi:10.1146/anurev.fluid.29.1.245
[22] Le,H。;梅因,P。;Kim,J.,后向台阶湍流直接数值模拟,J.流体力学。,330, 349-374, (1997) ·Zbl 0900.76367号 ·doi:10.1017/S0022112096003941
[23] Lehoucq,R.B.,Sorensen,D.C.&Yang,C.1998ARPACK用户指南:用隐式重启Arnoldi方法解决大规模特征值问题,第6卷。暹罗。doi:10.1137/1.9780898787196281621681·Zbl 0901.65021号
[24] Mantić-Lugo,V.2015《太大而无法生长:开放剪切流非线性饱和的自洽模型》。洛桑理工学院博士论文。
[25] 曼蒂奇-卢戈,V。;Arratia,C。;Gallaire,F.,圆柱尾流中旋涡脱落非线性饱和的自洽平均流描述,Phys。修订稿。,113, 8, (2014) ·Zbl 1382.76094号
[26] 曼蒂奇-卢戈,V。;阿拉斯蒂亚,C。;Gallaire,F.,不稳定圆柱尾迹平均流周围涡旋脱落饱和动力学的自洽模型,Phys。流体,27,7,(2015)
[27] O.Marquet。;伦巴第,M。;乔马兹,J。;Sipp,D。;Jacquin,L.,再循环气泡的直接和伴随全球模式:提升和对流非正规,J.流体力学。,622, 1-21, (2009) ·Zbl 1165.76337号 ·doi:10.1017/S0022112008004023
[28] 马丁利,G.E。;Criminale,W.O.,《不可压缩二维尾迹的稳定性》,J.流体力学。,51, 2, 233-272, (1972) ·Zbl 0251.76029号 ·doi:10.1017/S0022112072001193
[29] Mckeon,B.J。;Sharma,A.S.,《湍流管流的临界层框架》,《流体力学杂志》。,658, 336-382, (2010) ·Zbl 1205.76138号 ·doi:10.1017/S002211201000176X
[30] 梅托特,C。;Sipp,D。;Bézard,H.,湍流的准层稳定性和敏感性分析:低频不稳定性预测和被动控制,Phys。流体,26,4,(2014)·doi:10.1063/1.4872225
[31] Mittal,S.,《时均流的全局线性稳定性分析》,国际数值杂志。方法。流体,58,1,111-118,(2008)·Zbl 1142.76027号 ·文件编号:10.1002/fld.1714
[32] 莫拉里夫(Moarref,R.)。;Jovanović,M.R.,基于模型的湍流减阻横向壁振荡设计,J.流体力学。,707, 205-240, (2012) ·Zbl 1275.76152号 ·doi:10.1017/jfm.2012.272
[33] Oberleithner,K。;鲁克斯,L。;Soria,J.,振荡射流实验的平均流动稳定性分析,J.流体力学。,757, 1-32, (2014) ·文件编号:10.1017/jfm.2014.472
[34] Pier,B.,关于圆柱尾迹有限振幅涡脱落的频率选择,J.流体力学。,458, 407-417, (2002) ·兹比尔1060.76031 ·doi:10.1017/S0022112002008054
[35] Pujals,G。;García-Villalba,M。;Cossu,C。;Depardon,S.,关于湍流通道流中最佳瞬态增长的注释,Phys。流体,21,1,(2009)·Zbl 1183.76425号 ·doi:10.1063/1.3068760
[36] Sartor,F。;梅托特,C。;贝尔·R。;Sipp,D.,跨音速激波/边界层相互作用中的不稳定性:实验研究和整体稳定性分析,J.流体力学。,781, 550-577, (2015) ·doi:10.1017/jfm.2015.510
[37] 施密德·P·J。;Henningson,D.S.,《剪切流中的稳定性和转变》,第142卷,(2012),施普林格出版社
[38] Sipp,D。;Lebedev,A.,《基流和平均流的全局稳定性:圆柱流和空腔流的一般方法及其应用》,《流体力学杂志》。,593, 333-358, (2007) ·Zbl 1172.76318号 ·doi:10.1017/S0022112007008907
[39] Sipp,D。;Marquet,O.,《具有全局奇异模式的噪声放大器特性:前沿平板边界层的情况》,Theor。计算。流体动力学。,27, 5, 617-635, (2013) ·doi:10.1007/s00162-012-0265-y
[40] Sipp,D。;O.Marquet。;梅利加,P。;Barbagallo,A.,《开放流中全局不稳定性的动力学和控制:线性化方法》,应用。机械。第63、3版(2010年)·数字标识代码:10.1115/1.4001478
[41] 斯帕齐尼,P.G。;Iuso,G.等人。;奥诺拉托,M。;北卡罗来纳州苏罗。;Di Cicca,G.M.,后向台阶流的非定常行为,实验流体,30,5551-561,(2001)·doi:10.1007/s003480000234
[42] Trefethen,L。;特雷费琴,A。;Reddy,S。;Driscoll,T。;其他,无特征值的流体动力稳定性,《科学》,261,5121,578-584,(1993)·Zbl 1226.76013号 ·doi:10.1126/science.261.5121.578
[43] Turton,S.E。;塔克曼,L.S。;Barkley,D.,从平均流预测热溶质对流的频率,物理学。版本E,91,4,(2015)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。