阿佩尔奎斯特,E。;川山新太郎;阿尔弗雷德森,P.亨里克;施拉特,P。;林伍德,R.J。 旋转圆盘流中的线性扰动:模拟、实验和理论结果的比较。 (英语) Zbl 1408.76551号 欧洲力学杂志。,B、 液体 第1部分第55页,170-181(2016). 摘要:不可压缩Navier-Stokes方程对无限旋转圆盘上的流动有一个精确的相似解,给出了一个恒定厚度的层流边界层,也称为von Kármán流。众所周知,边界层存在绝对不稳定,这与向湍流过渡有关,但也观察到对流路径。我们在这里关注的是这些对流模式。本文比较了三种不同的方法来研究对流,即所谓的I型静止横流不稳定性。这三种方法包括局部线性稳定性分析、直接数值模拟(DNS)和实验。“打靶法”用于计算局部线性稳定性,而线性DNS则使用光谱元素法对磁盘的全环、四分之一环和1/32环进行,每个环在计算域中有一个粗糙度元素。这些对应于在整个圆盘表面上模拟一个、四个和32个粗糙度元素,此外,在整个圆盘上模拟了具有随机分布粗糙度的情况。使用两种不同的实验配置进行比较:i)干净的磁盘条件,即未触发的边界层流动;和ii)粗糙盘条件,其中32个粗糙元件被放置在盘表面上以激发I型静止涡流。对定常涡的结构进行了理论、DNS和实验的比较。结果表明,对于固定方位波数(32个粗糙度),局部线性稳定性分析与DNS和实验之间的一致性很好。这一一致性清楚地表明,这三种方法捕获了设置的相同底层物理,并导致对流的准确描述。它还验证了数值模拟,并表明了流动情况实验测量的稳健性。讨论了DNS中方位域大小的影响以及DNS中多个方位波数的叠加和实验。 引用于4文件 MSC公司: 76U05型 旋转流体的一般理论 76-05 流体力学相关问题的实验工作 76E05型 流体动力学稳定性中的平行剪切流 76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟 76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程 关键词:线性稳定性理论;直接数值模拟;热线风速仪;旋转圆盘边界层 软件:耐克5000;西蒙森 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{E.Appelquist}等人,《欧洲机械杂志》。,B、 流体55,第1部分,170--181(2016;Zbl 1408.76551) 全文: 内政部 参考文献: [1] von Kármán,T.,《层流与湍流重演》,ZAMM Z.Angew。数学。机械。,1, 233-252, (1921) ·JFM 48.0968.01标准 [2] Arco,E.D。;塞雷,E。;Bontoux,P.,《旋转空腔中的稳定性、过渡和湍流》(2005),WIT出版社 [3] 格雷戈里,N。;Stuart,J.T。;Walker,W.S.,《三维边界层的稳定性及其在旋转圆盘流动中的应用》,Philos。事务处理。英国皇家学会。,248, 155-199, (1955) ·Zbl 0064.43601号 [4] 小林,R。;科哈马,Y。;Takamadate,C.,《旋转圆盘上边界层过渡区的螺旋涡》,机械学报。,35, 71-82, (1980) ·Zbl 0425.76029号 [5] Wilkinson,S.P。;Malik,M.R.,旋转圆盘上方流动的稳定性实验,AIAA J.,23,588-595,(1985) [6] 田山,S。;Alfredsson,P.H。;Lingwood,R.J.,《关于旋转圆盘流动的层流-湍流转变:绝对不稳定性的作用》,J.流体力学。,745, 132-163, (2014) [7] Malik,M.R.,《旋转圆盘流中稳态扰动的中性曲线》,《流体力学杂志》。,164, 275-287, (1986) ·Zbl 0587.76184号 [8] Lingwood,R.J.,旋转圆盘上边界层的稳定性和过渡,(1995),剑桥大学,(博士论文)·Zbl 0868.76028号 [9] Malik,M.R。;Wilkinson,S.P。;Orszag,S.A.,《旋转圆盘流动中的不稳定性和转变》,AIAA J.,19,1131-1138,(1981) [10] L.M.Mack,点源在旋转圆盘上产生的波形,AIAA论文-85-04901985年。 [11] Faller,A.J.,《旋转圆盘扰动流的不稳定性和过渡》,J.流体力学。,230, 245, (1991) ·Zbl 0728.76115号 [12] Lingwood,R.J.,旋转圆盘上边界层的绝对不稳定性,J.流体力学。,299, 17-33, (1995) ·Zbl 0868.76028号 [13] 侯赛因,Z。;加勒特,S.J。;Stephen,S.O.,在强制轴向流中旋转的圆盘上边界层的不稳定性,物理。流体,23,(2011)·Zbl 1308.76120号 [14] Lingwood,R.J.,Ekman层和相关旋转流的绝对不稳定性,J.流体力学。,331, 405-428, (1997) ·Zbl 0891.76042号 [15] Pier,B.,《有限振幅横流涡、旋转圆盘边界层中的二次不稳定性和转捩》,《流体力学杂志》。,487, 315-343, (2003) ·Zbl 1064.76041号 [16] 戴维斯,C。;Carpenter,P.W.,Navier-Stokes方程的新型速度-涡度公式及其在边界层扰动演化中的应用,J.Compute。物理。,172, 119-165, (2001) ·Zbl 1065.76573号 [17] Malik,M.R。;Balakumar,P.,使用PSE的旋转圆盘流的非平行稳定性,(Hussaini,M.Y.;Kumar,A.;Streett,C.L.,《不稳定性、过渡和湍流》,(1992),Springer),168-180 [18] Appelquist,E.,旋转圆盘边界层流动的直接数值模拟,(2014),皇家理工学院,KTH力学,(Licentiate论文) [19] P.F.Fischer,J.W.Lottes,S.G.Kerkemeier,Nek5000,2012,网页。http://nek5000.mcs.anl.gov。 [20] Patera,A.T.,《流体动力学的谱元方法:通道扩张中的层流》,J.Compute。物理。,54, 468-488, (1984) ·Zbl 0535.76035号 [21] Maday,Y。;Patera,A.T.,《不可压缩Navier-Stokes方程的谱元方法》(Noor,A.K.;Oden,J.T.,计算力学现状调查,(1989),美国机械工程师学会)·Zbl 0850.73026号 [22] Ho,L.-W.,《模拟不可压缩非定常粘性自由表面流动的勒让德谱元方法》,(1989),麻省理工学院(博士论文) [23] Deville,M.O。;菲舍尔,P.F。;Mund,E.H.,《不可压缩流体流动的高阶方法》,(2002),剑桥大学出版社·Zbl 1007.76001号 [24] 图福,H.M。;Fischer,P.F.,《粗网格问题的快速并行直接求解器》,J.parallel Distribute.Compute。,6151-177,(2001年)·Zbl 0972.68191号 [25] Appelquist,E。;施拉特,P。;Alfredsson,P.H。;Lingwood,R.J.,通过模拟研究旋转圆盘流动的整体线性不稳定性,J.流体力学。,765, 612-631, (2015) [26] 骑士,M。;施拉特,P。;伦德布拉德,A。;Henningson,D.S.,SIMSON-A不可压缩边界层流动的伪谱解算器,技术报告,(2007),瑞典斯德哥尔摩皇家理工学院,KTH Mechanics SE-100 44 [27] 田山,S。;Alfredsson,P.H。;Lingwood,R.J.,《描述旋转圆盘边界层流动过渡特性的新方法》,Phys。流体,24,(2012) [28] 今山,S。;Alfredsson,P.H。;Lingwood,R.J.,《旋转圆盘过渡中边缘效应的实验研究》,J.流体力学。,716, 638-657, (2013) ·Zbl 1284.76020号 [29] Lingwood,R.J.,《旋转圆盘边界层流动绝对不稳定性的实验研究》,J.流体力学。,314, 373-405, (1996) 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。