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穆罕默德·哈立德；乔杜里，因德里；皮尤什加尔格；V·尚卡尔。；加内什苏布拉曼尼亚语

粘弹性平面Poiseuille流的中心模不稳定性。 （英语） Zbl 1461.76025号

J.流体力学。 915，文章ID A43，40 p.（2021）.
小结：模态稳定性分析表明，Oldroyd-B流体的平面Poiseuille流动变得不稳定到“中心模式”，相速度接近最大基流速度（U{max}）。控制无因次群为雷诺数（Re=\rho U{max}H/\eta）、弹性数（E=\lambda\eta/（H^2\rho））和溶剂与溶液粘度之比（beta=\eta_s/\eta\）；这里，\（\lambda\）是聚合物弛豫时间，\（H\）是通道半宽度，\（\rho\）是流体密度。对于实验相关值（例如，（e\sim 0.1）和（beta\sim 0.9）），临界雷诺数（Re_c）约为（200），相关的本征模分布在通道中。对于（E（1-\beta）ll 1），在（E）固定的情况下，对应于强弹性稀聚合物溶液，（Re_c\propto（E（1-β））^{-3/2}）和临界波数。该极限下的不稳定本征模被限制在通道中心线附近的薄层中。这些特征在很大程度上类似于粘弹性管流中的中心模式不稳定性[P.加格等，“粘弹性管流线性不稳定”，Phys。修订稿。121，第2号，文章ID 024502，6 p.（2018；doi:10.1103/PhysRevLett.121.024502)]，并提出了一个普遍的线性机制，它是充分弹性稀聚合物溶液的通道和管道流动中湍流开始的基础。尽管管流的中心模不稳定性持续到（β<0.5），但在通道中不再存在。虽然这种不稳定性同时需要惯性、弹性和溶剂粘性效应，但通道流动需要更高的粘性阈值。此外，在相反的极限值\（β\rightarrow 1）中，通道流中的中心模式不稳定性继续存在于\（Re约5），与管道流中不稳定性在\（Re\约63）以下不再存在的情况相比，无论是\（E）还是\（β\）。我们的预测与通过微通道的聚合物溶液流动中湍流开始的实验观察结果合理一致。

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76A10个 粘弹性流体
第76页 过渡到湍流

关键词：

过渡到湍流；粘弹性

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\textit{M.Khalid}等人，《流体力学杂志》。915，文章ID A43，40 p.（2021；Zbl 1461.76025）
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参考文献：

[1] Avila，K.，Moxey，D.，Lozar，A.D.，Barkley，D.&Hof，B.2011管流中湍流的开始。科学333192-196·Zbl 1411.76035号
[2] Bertola，V.、Meulenbroek，B.、Wagner，C.、Storm，C.、Morozov，A.、Van Saarloos，W.和Bonn，D.2003聚合物熔体断裂现象的内在途径的实验证据：粘弹性Poiseuille流的非线性不稳定性。物理学。修订稿，第90页，第114502页。
[3] Bistagnino，A.、Boffetta，G.、Celani，A.、Mazzino，A、Puliafito，A.和Vergassola，M.2007粘弹性Kolmogorov流的非线性动力学。J.luid Mech.59061-80·Zbl 1141.76335号
[4] Bodiguel，H.、Beaumont，H.，Machado，A.、Martinie，L.、Kellay，H.&Colin，A.2015剪切稀化流体通道流动中弹性湍流导致的流动增强。物理学。修订稿114，028302（5）。
[5] Boyd，J.P.1999Chebyshev和傅立叶谱方法，第2版。斯普林格。
[6] Brandi，A.C.，MendonçA，M.T.&Souza，L.F.2019Oldroyd-B流体在两平行板之间流动的DNS和LST稳定性分析。《非牛顿流体力学杂志》267，14-27。
[7] Budanur，N.B.，Short，K.Y.，Farazmand，M.，Willis，A.P.&Cvitanović，P.2017相对周期轨道构成湍流管流的主干。J.luid Mech.833，274-301·Zbl 1419.76261号
[8] Chandra，B.、Mangal，R.、Das，D.和Shankar，V.2019浓缩聚合物溶液流经微管时，剪切变稀和弹性导致的不稳定性。物理学。流感病毒修订版4，08301。
[9] Chandra，B.、Shankar，V.和Das，D.2018聚合物溶液流经微管时的转变开始。J.luid Mech.844，1052-1083·Zbl 1429.76058号
[10] Chandra，B.、Shankar，V.和Das，D.2020聚合物溶液流经微管的早期转变、再氨化和减阻。J.luid Mech.885，A47·Zbl 07154409号
[11] Chaudhary，I.、Garg，P.、Shankar，V.和Subramanian，G.2019粘弹性平面Poiseuille流中的弹性-惯性壁模不稳定性。J.luid Mech.881119-163·Zbl 1430.76037号
[12] Chaudhary，I.，Garg，P.，Subramanian，G.&Shankar，V.2021粘弹性管流的线性不稳定性。J.luid Mech.908，A11·Zbl 1461.76018号
[13] Chilcott，M.D.和Rallison，J.M.1988稀聚合物溶液通过圆柱体和球体的蠕变流动。《非牛顿流体力学杂志》29（C），381-432·Zbl 0669.76016号
[14] Chokshi，P.&Kumaran，V.2009稀聚合物溶液平面剪切流的稳定性。物理学。液体21，014109·Zbl 1183.76150号
[15] Choueiri，G.H.，Lopez，J.M.&Hof，B.2018超出聚合物减阻的渐近极限。物理学。修订稿第120页，第124501页。
[16] Darbyshire，A.G.&Mullin，T.1995恒定流量管道流中的湍流过渡。J.luid Mech.289、83-114。
[17] De Angelis，E.、Casciola，C.M.和Piva，R.2002DNS《壁湍流：稀释聚合物和自持机制》。计算。流感34195-507·Zbl 1075.76556号
[18] Doi，M.&Edwards，S.F.1986《聚合物动力学理论》。克拉伦登。
[19] Drazin，P.G.&Reid，W.H.1981水力稳定性。剑桥大学出版社·Zbl 0449.76027号
[20] Dubief，Y.，Page，J.，Kerswell，R.R.，Terrapon，V.E.&Steinberg，V.2020弹性-惯性湍流中的第一个相干结构。arXiv:2006.06770。
[21] Dubief，Y.，Terrapon，V.E.和Soria，J.2013关于弹性惯性湍流的机制。物理学。流体25（11），110817。
[22] Dubief，Y.，White，C.M.，Terrapon，V.E.，Shaqfeh，E.S.G.，Moin，P.&Lele，S.K.2004关于聚合物在壁流中的相干减阻和湍流增强行为。J.luid Mech.514，271-280·Zbl 1067.76052号
[23] Eckhardt，B.，Schneider，T.M.，Hof，B.&Westerweel，J.2007，管流中的湍流转换。每年。《流体力学评论》39，447-468·Zbl 1296.76062号
[24] Garg，P.、Chaudhary，I.、Khalid，M.、Shankar，V.和Subramanian，G.2018粘弹性管道流动是线性不稳定的。物理学。修订稿121，024502。
[25] Garg，P.，Shankar，V.&Subramanian，G.2020粘弹性平面Poiseuille流中心模不稳定性的弱非线性分析。正在准备中。
[26] Gorodtsov，V.A.&Leonov，A.I.1967粘弹性流体平面平行Couette流的线性不稳定性。Z.安圭。数学。机械31（2），310-319·Zbl 0166.45101号
[27] Graham，M.D.1998轴向流对粘弹性Taylor-Couette不稳定性的影响。J.luid Mech.360341-74·Zbl 0947.76023号
[28] Graham，M.D.2014简单和复杂流体中的减阻和湍流动力学。物理学。流体26（10），101301。
[29] Ho，T.C.和Denn，M.M.1977高弹性液体平面Poiseuille流动的稳定性。《非牛顿流体力学杂志》3（2），179-195·Zbl 0414.76008号
[30] Hoda，N.、Jovanovic，M.R.和Kumar，S.2008粘弹性流体通道流动中的能量放大。J.luid Mech.601，407-424·Zbl 1151.76372号
[31] Hoda，N.、Jovanovic，M.R.和Kumar，S.2009 Oldroyd-B流体河道流中水流恒定扰动的频率响应。J.luid Mech.625411-434·Zbl 1171.76364号
[32] Hof，B.、Juel，A.和Mullin，T.2003管道中湍流过渡阈值的标定。物理学。修订稿91，244502·Zbl 1049.76511号
[33] James，D.F.2009博格流体。每年。《流体力学评论》41（1），129-142·Zbl 1157.76003号
[34] Jovanovic，M.R.&Kumar，S.2010无惯性瞬时增长。物理学。流体22，023101·Zbl 1183.76263号
[35] Jovanovic，M.R.和Kumar，S.2011强弹性通道流中随机扰动的非模态放大。《非牛顿流体力学杂志》166，755-778·Zbl 1282.76052号
[36] Khalid，M.，Chaudhary，I.，Shankar，V.&Subramanian，G.2020粘弹性通道流中溶剂粘性效应和有限延伸性对弹性-惯性壁模式的作用。正在准备中。
[37] Kulicke，W.M.、Kniewske，R.和Klein，J.1982聚丙烯酰胺的制备、表征、溶液性质和流变行为。掠夺。波利姆。科学8，373-468。
[38] Kumar，A.S.和Shankar，V.2005在低雷诺数和有限雷诺数下，粘弹性平面Couette流动通过可变形壁时高频模式的不稳定性。《非牛顿流体力学杂志》125（2），121-141·Zbl 1187.76656号
[39] Larson，R.G.1988聚合物熔体和溶液的本构方程。巴特沃斯。
[40] Lee，K.C.&Finlayson，B.A.196aMaxwell流体平面Poiseuille和Couette流动的稳定性。《非牛顿流体力学杂志》21，65-78·Zbl 0587.76059号
[41] Lee，K.C.和Finlayson，B.A.1986b麦克斯韦流体平面Poiseuille和Couette流动的稳定性。《非牛顿流体力学杂志》21（1），65-78·Zbl 0587.76059号
[42] Li，W.&Graham，M.D.2007平面Poiseuille流精确相干结构中聚合物诱导的减阻。物理学。流体19（8），083101·Zbl 1182.76452号
[43] Li，W.，Xi，L.&Graham，M.D.2006非线性行波作为理解湍流减阻的框架。J.luid Mech.565，353-362·Zbl 1177.76169号
[44] Lopez，J.M.，Choueiri，G.H.&Hof，B.2019最大减阻极限下低雷诺数粘弹性管流动力学。J.luid Mech.874，699-719·Zbl 1419.76040号
[45] Meseguer，A.&Trefethen，L.N.2003线性化管道流量至雷诺数（10^7）。J.计算。《物理学》186（1），178-197·Zbl 1047.76565号
[46] Meulenbroek，B.，Storm，C.，Morozov，A.N.&Van Saarloos，W.2004粘弹性Poiseuille流的弱非线性亚临界不稳定性。《非牛顿流体力学杂志》116，235-268·Zbl 1106.76367号
[47] Morozov，A.N.和Van Saarloos，W.2005粘弹性流体平面Couette流动的亚临界有限振幅解。物理学。版次：Lett.95，024501。
[48] Morozov，A.N.&Saarloos，W.2007关于粘弹性平行剪切流中亚临界不稳定性和向湍流过渡的介绍性论文。物理学。代表447（3），112-143。
[49] Page，J.、Dubief，Y.和Kerswell，R.R.2020粘弹性河道流中的精确行波解。物理学。修订稿125，154501。
[50] Pan，L.，Morozov，A.，Wagner，C.&Arratia，P.E.2013低雷诺数下河道水流的非线性弹性不稳定性。物理学。修订版Lett.110，174502。
[51] Patel，V.C.&Head，M.R.1969关于充分发展的管道和渠道流动中的表面摩擦和速度剖面的一些观察结果。J.luid Mech.381-201。
[52] Pfenniger，W.1961高雷诺数下管道入口长度的转变。《边界层和流量控制》（编辑G.V.Lachman），第970-980页。佩加蒙。
[53] Picaut，L.，Ronsin，O.，Caroli，C.&Baumberger，T.2017剪切稀化流体管流中螺旋状超临界不稳定性的实验证据。物理学。流体版本2，083303。
[54] Poole，R.J.2016粘弹性剪切稀化液体平行剪切流中的弹性不稳定性。物理学。流体版本1，041301。
[55] Poole，R.J.、Alves，M.A.和Oliveira，P.J.2007纯弹性流动不对称。物理学。修订稿99，164503·Zbl 1274.76124号
[56] Porteous，K.C.和Denn，M.M.1972粘弹性液体平面Poiseuille流的线性稳定性。事务处理。《类风湿学会》16（2），295-308·Zbl 0362.76079号
[57] Sadandan，B.&Sureshkumar，R.2002壁面剪切流稳定性的粘弹性效应。物理学。液体14、41-48·Zbl 1184.76468号
[58] Samanta，D.，Dubief，Y.，Holzner，M.，Schäfer，C.，Morozov，A.N.，Wagner，C.&Hof，B.2013弹性惯性湍流。程序。美国国家科学院。科学。美国110（26），10557-10562。
[59] Schmid，P.J.&Henningson，D.S.2001剪切流中的稳定性和过渡。斯普林格·Zbl 0966.76003号
[60] Shaqfeh，E.S.G.1996粘滞流动中的纯弹性不稳定性。每年。《流体力学评论》28（1），129-185。
[61] Shekar，A.、Mcmullen，R.M.、Mckeon，B.J.和Graham，M.D.2020自维持弹性惯性Tollmien-Schlichting波。《流体力学杂志》897，A3·Zbl 1460.76401号
[62] Shekar，A.、Mcmullen，R.M.、Wang，S.、Mckeon，B.J.和Graham，M.D.2019弹性扰动中的临界层结构和机制。物理学。修订稿122124503。
[63] Sibilla，S.&Baron，A.2002减阻溶液近壁湍流中的聚合物应力统计。物理学。流体14，1123-1136。
[64] Sid，S.，Terrapon，V.E.和Dubief，Y.2018弹性惯性湍流的二维动力学及其在聚合物减阻中的作用。物理学。修订流体3，011301。
[65] Srinivas，S.S.&Kumaran，V.2017微通道中粘弹性对软壁过渡和湍流的影响。J.luid Mech.8121076-1118·Zbl 1383.76193号
[66] Stone，P.A.和Graham，M.D.2003湍流缓冲层模型中的聚合物动力学。物理学。液体15，1247-1256·兹比尔1186.76502
[67] Stone，P.A.，Roy，A.，Larson，R.G.，Waleff，F.&Graham，M.D.2004平面剪切流精确相干结构中的聚合物减阻。物理学。液体16，3470-3482·Zbl 1187.76502号
[68] Stone，P.A.，Waleff，F.&Graham，M.D.2002《关于湍流减阻的结构理解：粘弹性剪切流中的非线性相干态》。物理学。修订稿89，208301。
[69] Sureshkumar，R.&Beris，A.N.1995a人工应力扩散率对数值计算稳定性和含时粘弹性流动流动动力学的影响。《非牛顿流体力学杂志》60，53-80。
[70] Sureshkumar，R.&Beris，A.N.1995b使用基于Arnoldi的正交化算法对粘弹性Poiseuille流进行线性稳定性分析。《非牛顿流体力学杂志》56（2），151-182。
[71] Sureshkumar，R.，Beris，A.N.&Handler，R.A.1997聚合物溶液湍流通道流动的直接数值模拟。物理学。液体9，743-755。
[72] Toms，B.A.1977关于聚合物减阻的早期实验。物理学。流体20（10），S3-S5。
[73] Varshney，A.和Steinberg，V.2017两个障碍物之间蠕动流中的弹性尾迹不稳定性。物理学。流体版本2，051301（R）。
[74] Varshney，A.和Steinberg，V.2018a粘弹性流动中的阻力增强和阻力减少。物理学。修订版流体3103302。
[75] Varshney，A.和Steinberg，V.2018b蠕变粘弹性流中的混合层不稳定性和涡度放大。物理学。修订流体3103303。
[76] Virk，P.S.1975减阻基本原理。AIChE期刊21（4），625-656。
[77] Waleff，F.1998平面剪切流中的三维相干态。物理学。修订稿814140-4143。
[78] Waleff，F.2001通道流中的精确相干结构。J.luid Mech.435，93-102·Zbl 0987.76034号
[79] Wedin，H.&Kerswell，R.R.2004管流中的精确相干结构：行波解。J.luid Mech.508，333-371·Zbl 1065.76072号
[80] Weideman，J.A.&Reddy，S.C.2000A MATLAB微分矩阵套件。ACM事务处理。数学。Softw.26（4），465-519。
[81] White，C.M.和Mungal，M.G.2008聚合物添加剂湍流减阻的力学和预测。每年。流体力学版次40，235-256·Zbl 1229.76043号
[82] Wilson，H.J.、Renardy，M.和Renardi，Y.1999 UCM和Oldroyd-B液体零雷诺数剪切流的光谱结构。《非牛顿流体力学杂志》80，251-268·Zbl 0956.76025号
[83] Xi，L.2019聚合物添加剂的湍流减阻：基本原理和最新进展。物理学。流体31（12），121302。
[84] Xi，L.&Graham，M.D.2010牛顿流体和聚合物流体最小通道流动中的主动和冬眠湍流。物理学。修订稿104218301。
[85] Xi，L.&Graham，M.D.2012层湍流边界动力学和最大减阻渐近线的起源。物理学。修订稿108028301。
[86] Zhang，M.，Lashgari，I.，Zaki，T.A.&Brandt，L.2013粘弹性Oldroyd-B和FENE-P流体通道流动的线性稳定性分析。《流体力学杂志》737、249-279·Zbl 1294.76119号
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