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龚敏江;熊成旺;毛雪瑞;程，梁;王世平;张阿曼

振荡边界层中有限振幅扰动的非模态增长。 （英语） Zbl 1498.76030号

J.流体力学。 943，论文编号A45，43 p.（2022）.
摘要：振荡边界层流动的亚临界转变本质是有限振幅扰动的非模态增长。目前对振荡边界层流动的有序和旁路跃迁机制的理解是有限的。本研究采用优化方法来预测二维和三维扰动的最大能量放大，以响应有或无外力的最佳初始扰动。还进行了一系列直接数值模拟，以与稳定性分析的结果进行比较。特别是，在Orr机制和拐点不稳定性的联合作用下，类似于Tollmien-Schlichting（T-S）波的最佳初始扰动产生最大的瞬态增长。在相当大的二维扰动水平下，涡管从类T-S波非线性发展而来，然后要么在近壁区变形为（varLambda）涡旋，要么向上滚动到自由剪切区。由于椭圆不稳定性的存在，湍流的进一步爆发可以遵循第一种途径，即K型转变，也可以遵循第二种途径，如涡管破裂。此外，通过有利的三维初始扰动和/或强迫，非模态增长可以启动条纹结构的形成。导致条纹破裂的二次不稳定性分为曲张（对称）模式和正弦（反对称）模式。在足够高的三维扰动水平下，旁路过渡的主要特征是形成弯曲模式和湍流点，这导致拐点不稳定性的抑制。

MSC公司：

76E05型 流体动力学稳定性中的平行剪切流
76E30型 水动力稳定性中的非线性效应
76D10型 边界层理论，分离和再附着，高阶效应
第76页 过渡到湍流

关键词：

边界层稳定性;过渡到湍流;最大能量放大;三维摄动;直接数值模拟;Tollmien-Schlichting波;傅里叶变换

软件：

差异矩阵套件;内克塔尔++;Matlab公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{M.Gong}等人，《流体力学杂志》。943，论文编号A45，43页（2022；Zbl 1498.76030）
全文： 内政部

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