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非线性输入/输出分析:应用于边界层转捩。 (英语) Zbl 1461.76223号

总结:我们扩展了线性输入/输出(预解)分析,通过使用谐波平衡法考虑频域中的有限数量谐波,以考虑非线性三元相互作用。使用基于梯度的上升算法计算最大阻力的强制机制。通过在分析中包含非线性,所提出的频域框架确定了层湍流过渡的最坏情况扰动。我们通过考虑由几个有限振幅的最佳强迫模式触发的三维展向周期扰动,在平板边界层上演示了框架。考虑了两种类型的体积力,一种对应于单个频率/跨度波数对,另一种是多谐波,其中谐波频率和波数也相加。根据强迫策略,我们恢复了一系列与(K)型和(H)型机制相关的过渡场景,包括斜向和平面Tollmien-Schlichting波、条纹及其破裂。我们表明,非线性通过组合和重新分配线性机制与高扰动谐波之间的能量,在优化生长方面起着关键作用。在频率和波数范围非常有限的情况下,通过发夹涡和准流态交错涡的产生和破裂,计算似乎达到了湍流状态的早期阶段。

MSC公司:

76F06型 过渡到湍流
76E05型 水动力稳定性中的平行剪切流
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