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曲张整体模式准共振引起的粗糙度诱导跃迁。 (英语) Zbl 1419.76260号

小结:实验和数值研究了亚临界雷诺数下三种流动构型下边界层绕圆柱粗糙元流动的不稳定起始点。一方面,实验中观察到所有构型的发夹涡都有准周期脱落。另一方面,全局稳定性分析揭示了一种曲张孤立模态和一种弯曲模态的存在,两者都是线性稳定的。然而,伪谱分析证实,孤立的稳定静脉曲张模式是高度敏感的。为了研究这些模式如何影响流动动力学,进行了最优强迫分析。最佳响应由与最不稳定的静脉曲张孤立本征模密切相关的静脉曲张扰动组成,并诱导与实验观测相似的动力学。因此,这种整体模式对外部强迫的准共振可能是亚临界雷诺数下不稳定性开始的原因,因此为实验观察提供了一个简单的解释。

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第76页 过渡到湍流
76E05型 流体动力学稳定性中的平行剪切流
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参考文献:

[1] Acarlar,M.S。;Smith,C.R.,层流边界层中发夹涡的研究。第1部分:。由半球突起产生的发夹涡流,J.Fluid Mech。,175, 1-41, (1987) ·doi:10.1017/S0022112087000272
[2] 奥克维克,E。;勃兰特,L。;Henningson,D.S。;霍普夫纳,J。;O.马尔森。;Schlater,P.,选择性频率阻尼下Navier-Stokes方程的稳态解,Phys。流体,18,(2006)·数字对象标识代码:10.1063/1.2211705
[3] Arnal,D.,Houdeville,R.,Séraudie,A.&Vermeersch,O.2011 ONERA toulouse层流-湍流过渡研究概述。在第41届AIAA流体动力学会议上。
[4] Bagheri,S。;施拉特,P。;施密德·P·J。;Henningson,D.S.,横流中射流的全局稳定性,J.流体力学。,624, 33-44, (2009) ·Zbl 1171.76372号 ·doi:10.1017/S0022112009006053
[5] Baker,C.J.,层流马蹄涡,J.流体力学。,95347-367,(1978年)·doi:10.1017/S0022112079001506
[6] 贝尔纳迪尼,M。;Pirozzoli,S。;Orlandi,P.,《粗糙度诱导边界层转捩的压缩效应》,国际热流杂志,35,45-51,(2012)·doi:10.1016/j.ijheatfluidflow.2012.02.07
[7] Braslow,A.L.1960《分布表面粗糙度对边界层过渡影响的综述》。技术代表。航空研究和发展咨询小组,巴黎(法国)。
[8] Cherubini,S。;医学博士De Tullio。;德帕尔马,P。;Pascazio,G.,通过三维光滑粗糙元的流动中的瞬态增长,J.流体力学。,724, 642-670, (2013) ·兹比尔1287.76081 ·doi:10.1017/jfm.2013.177
[9] 雪铁龙,V。;Giannetti,F。;Luchini,P。;Auteri,F.,通过半球粗糙度元素的边界层流动的全局稳定性和敏感性分析,Phys。流体,27,8,084110,(2015)·数字对象标识代码:10.1063/1.4928533
[10] Cossu,C。;Brandt,L.,《关于条纹边界层中的tollmien-schlichting样波》,《欧洲力学杂志》。(B/流体),23815-833,(2004)·Zbl 1060.76040号 ·doi:10.1016/j.euromechflu.2004.05.001
[11] 北卡罗来纳州丹尼森。;White,E.B.,《重新审视粗糙度诱导的旁路过渡》,AIAA J.,46,7,1874-1877,(2008)·数字对象标识代码:10.2514/1.35304
[12] 北卡罗来纳州丹尼森。;White,E.B.,粗糙度诱导瞬态生长的连续光谱分析,Phys。流体,21,(2009)·Zbl 1183.76176号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.3264090
[13] 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 ·doi:10.1017/CBO9780511546792
[14] Von Doenhoff,A.E.和Baslow,A.L.1961边界层和流动控制,其原理和应用——分布表面粗糙度对层流的影响,第657-681页。佩加蒙。
[15] 爱德华兹,W.S。;塔克曼,L.S。;弗里斯纳,R.A。;Sorensen,D.C.,《不可压缩Navier-Stokes方程的Krylov方法》,J.Compute。物理。,110, 1, 82-102, (1994) ·Zbl 0792.76062号 ·doi:10.1006/jcph.1994.1007
[16] 埃尔金,F.G。;White,E.B.,《粗糙度元件后的非稳定和过渡流》,AIAA J.,44,11,2504-2514,(2006)·数字对象标识代码:10.2514/1.17459
[17] Fischer,P.&Choudhari,M.2004层流边界层中粗糙度诱导瞬态增长的数值模拟。在第34届AIAA流体动力学会议上。
[18] Fischer,P.F.、Kruse,J.、Mullen,J.、Tufo,H.、Lottes,J.W.和Kerkemeier,S.G.2008 Nek5000开源谱元CFD求解器。伊利诺伊州阿贡市数学和计算机科学部阿贡国家实验室. http://nek5000.mcs.anl.gov/index.php/MainPage。
[19] Fransson,J.H.M。;勃兰特,L。;塔拉梅利,A。;Cossu,C.,平板边界层中稳定条纹非模态增长的实验和理论研究,Phys。流体,16,10,3627-3638,(2004)·Zbl 1187.76162号 ·doi:10.1063/1.1773493
[20] Gregory,N.和Walker,W.S.1955边界层中孤立表面异常的过渡效应。技术代表。R.&M 2779号。英国航空研究委员会。
[21] Van Ingen,J.L.1956提出了计算边界层过渡区的半经验方法。技术代表。,VTH-74。
[22] Jeong,J。;Hussain,F.,《旋涡识别》,J.流体力学。,285, 69-94, (1995) ·Zbl 0847.76007号 ·doi:10.1017/S0022112095000462
[23] Joslin,R.D。;Grosch,C.E.,《浅凸起下游的生长特征:计算和实验》,《物理学》。流体,73042-3047,(1995)·doi:10.1063/1.868680
[24] Klebanoff,P.S。;克利夫兰,W.G。;Tidstrom,K.D.,《关于三维粗糙元引起的湍流边界层的演变》,J.流体力学。,237, 101-187, (1992) ·doi:10.1017/S0022112092003379
[25] Klebanoff,P.S。;Tidstrom,K.D.,二维粗糙元素诱导边界层转变的机制,Phys。流体,15,7,1173-1188,(1972)·数字对象标识代码:10.1063/1.1694065
[26] Kurz,H.B.E。;Kloker,M.J.,《侧翼边界层中离散粗糙元引起流动中断的机制》,《流体力学杂志》。,796, 158-194, (2016) ·Zbl 1462.76088号 ·doi:10.1017/jfm.2016.240
[27] Landahl,M.T.,《波浪破碎和湍流》,SIAM J.Appl。数学,28735-756,(1975)·Zbl 0276.76023号 ·数字对象标识代码:10.1137/0128061
[28] Lechoucq,R.B。;Sorensen,D.C.,隐含重启Arnoldi迭代的通缩技术,SIAM J.矩阵分析。应用,17,4,789-821,(1996)·Zbl 0863.65016号 ·doi:10.1137/S0895479895281484
[29] 洛伊索,J.-C。;罗宾内,J.-C。;Cherubini,S。;Leriche,E.,《粗糙度诱导转变的研究:整体稳定性分析和直接数值模拟》,J.流体力学。,760, 175-211, (2014) ·doi:10.1017/jfm.2014.589
[30] Luchini,P。;Bottaro,A.,稳定性分析中的伴随方程,年。流体力学版次。,46493-517,(2014)·Zbl 1297.76068号 ·doi:10.1146/annurev-fluid-010313-141253
[31] Lundbladh,A.,Berlin,S.,Skote,M.,Hildings,C.,Choi,J.,Kim,J.&Henningson,D.S.1999模拟平板上不可压缩流动的有效谱方法。三米。技术代表。11
[32] Monokrousos,A。;奥克维克,E。;勃兰特,L。;Henningson,D.S.,使用时间步进器在blasius边界层流动中的全局三维最优扰动,J.流体力学。,650181-214(2010年)·兹比尔1189.76192 ·doi:10.1017/S0022112009993703
[33] 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 ·doi:10.1016/0021-9991(84)90128-1
[34] Perraud,J.、Arnal,D.、Séraudie,A.和Tran,D.2004含缺陷空气动力学表面上的层流-湍流过渡。在《RTO AVT-111研讨会论文集》中,捷克共和国布拉格。
[35] Puckert,D.K。;Dieterle,M。;Rist,U.,《低速下自由流湍流的减少》,实验流体,58,5,45,(2017)·doi:10.1007/s00348-017-2333-y
[36] Schmid,P.J.,非模态稳定性理论,Annu。流体力学版次。,(2007) ·Zbl 1296.76055号
[37] 沙欣法尔,S。;Fransson,J.H.M。;Talamelli,A.,《经典漩涡发生器的复兴现在用于过渡延迟》,Phys。修订稿。,109, 7, (2012) ·doi:10.1103/PhysRevLett.109.074501
[38] Shin,Y。;Rist,美国。;Krämer,E.,粗糙元素后层流边界层流动的稳定性,实验流体,56,1,11,(2015)·doi:10.1007/s00348-014-1878-2
[39] Smith,A.M.O.&Gamberoni,N.1956过渡,压力梯度和稳定性理论。技术代表。ES-26388,道格拉斯飞机公司。
[40] Sorensen,D.C.,《多项式滤波器在k步Arnoldi方法中的隐含应用》,SIAM J.矩阵分析。应用,13,357-385,(1992)·Zbl 0763.65025号 ·doi:10.1137/0613025
[41] Stewart,G.W.,大型特征问题的Krylov-Schur算法,SIAM J.矩阵分析。应用,23,601-614,(2001)·Zbl 1003.65045号 ·doi:10.1137/S0895479800371529
[42] Subasi,A.,Puckert,D.,Gunes,H.&Rist,U.2015使用热膜探针校准低速层流水道的恒温风速仪。在第13届流体控制、测量和可视化国际研讨会上。卡塔尔多哈。Flucome 2015。
[43] Subbareddy,P.K。;医学博士Bartkowicz。;Candler,G.V.,《由孤立粗糙元引起的高速过渡的直接数值模拟》,J.流体力学。,748, 848-878, (2014) ·Zbl 1416.76257号 ·doi:10.1017/jfm.2014.204
[44] Tani,I.、Komoda,H.和Komatsu,Y1962孤立粗糙度的边界层过渡。技术代表。375.东京大学航空研究所。
[45] Toh,K.-C。;Trefethen,L.N.,通过Arnoldi迭代计算伪谱,SIAM J.Sci。计算。,17, 1, 1-15, (1996) ·Zbl 0842.65022号 ·doi:10.1137/0917002
[46] Trefethen,L。;Embree,M.,《光谱和伪光谱》(2005),普林斯顿大学出版社·Zbl 1085.15009号
[47] 德图利奥,N。;帕雷德斯,P。;Sandham,N.D。;Theofilis,V.,超声速边界层中离散粗糙度单元诱导的层流湍流转变,J.Fluid Mech。,735, 613-646, (2013) ·Zbl 1294.76214号 ·doi:10.1017/jfm.2013.520
[48] 图明,A。;Reshotko,E.,有限雷诺数下边界层流对三维驼峰的可接受性,Phys。流体,17,(2005)·Zbl 1187.76530号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.2033907
[49] Vermeersch,O.2009 Etude et modélisation du phénomène de croissance transition pour des couches limites unpressible et compressives.2009年,《练习曲和羊角面包的改良》,沙发限制了不可压缩性和可压缩性。图卢兹ISAE博士论文。
[50] Ye,Q。;施里杰,F.F.J。;Scarano,F.,微放大器背后的边界层过渡机制,J.流体力学。,793, 132-161, (2016) ·doi:10.1017/jfm.2016.120
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