×

具有弱到中等涡流的涡流环的形成和演化。 (英语) Zbl 07715579号

摘要:对于弱到中等涡流数(S\in[0,1]\),探讨了由不可压缩的牛顿流体受控排放到静止等效流体体中所产生的涡流环的形成及其早期演化。研究了两种实际可行的进气条件,涡流同时叠加在线性动量放电上;相应的基于循环的雷诺数为7500。结果表明,对于(S>1/2),涡流的加入促进了主导初级涡环结构的破坏,在初级涡环核周围区域产生显著的负方位涡度,其强度随(S^2)的增大而增大。通过与涡破裂的非线性相互作用,初级环形涡核的半径迅速增大;因此,导环的自导传播速度随着S的减小而减小,而沿着圆形初级涡核的涡旋拉伸增加了对粘性扩散效应的抵消作用。后者控制着主环中心的峰值涡度强度和涡流速度大小的演变,主环的环流增长率,以及尾迹射流的涡度强度及其稳定性。这种效应的组合导致主环的无量纲动能随着S的增加而增加,并导致基于循环的形成数F几乎呈线性减少。

MSC公司:

76倍 流体力学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Berger,S.A.、Talbot,L.和Yao,L.S.1983弯曲管道中的流量。年。《流体力学评论》15(1),461-512·Zbl 0535.76010号
[2] Billant,P.、Chomaz,J.M.和Huerre,P.1998旋转射流中旋涡破裂的实验研究。《流体力学杂志》376183-219·Zbl 0941.76522号
[3] Brown,G.L.&Lopez,J.M.1990轴对称涡破裂第2部分。物理机制。《流体力学杂志》221553-576·Zbl 0715.76097号
[4] Candel,S.,Durox,D.,Schuller,T.,Bourgouin,J.&Moeck,J.P.2014旋转火焰动力学。年。《流体力学评论》46,147-173·Zbl 1297.76190号
[5] Cheng,M.,Lou,J.&Lim,T.T.2010涡流环:数值研究。物理学。流体22(9),097101。
[6] Coussement,A.、Gicguel,O.和Degrez,G.2012横流中脉冲射流的大涡模拟。《流体力学杂志》695,1-34·Zbl 1250.76123号
[7] Dabiri,J.O&Gharib,M.2005通过具有临时可变出口直径的喷嘴启动流量。《流体力学杂志》538111-136·兹比尔1108.76308
[8] Danaila,I.、Kaplanski,F.和Sazhin,S.2015受限涡环建模。《流体力学杂志》774,267-297·兹比尔1383.76103
[9] Darmofal,D.1993《涡度动力学在涡破裂中的作用》。第23届流体动力学、等离子体动力学和激光会议,第3036页。美国航空航天学会。
[10] Didden,N.1979《关于涡环的形成:环流的卷起和产生》。Z.安圭。数学。《物理学》30(1),101-116。
[11] Fraenkel,L.E.1972理想流体中小截面稳定涡环的示例。《流体力学杂志》51(1),119-135·Zbl 0231.76013号
[12] Fukumoto,Y.和Moffatt,H.K.2000粘性涡环的运动和膨胀。第1部分。速度的一个高阶渐近公式。《流体力学杂志》417,1-45·Zbl 0977.76019号
[13] Gan,L.,Dawson,J.R.&Nickels,T.B.2012关于湍流涡环的阻力。《流体力学杂志》709,85-105·Zbl 1275.76015号
[14] Gan,L.&Nickels,T.B.2010湍流涡环早期发展的实验研究。《流体力学杂志》649、467-496·Zbl 1189.76025号
[15] Gan,L.,Nickels,T.B.&Dawson,J.R.2011湍流涡环的实验研究:三维表示。实验流体51,1493-1507。
[16] Gao,L.&Yu,S.C.M.2010A启动射流中前导涡环箍缩过程的模型。《流体力学杂志》656205-222·Zbl 1197.76029号
[17] Gargan-Shingles,C.、Rudman,M.和Ryan,K.2015旋转轴对称涡环的演化。物理学。流体27(8),087101。
[18] Germano,M.,Piomelli,U.,Moin,P.&Cabot,W.H.1991A动态亚脊尺度涡流粘度模型。物理学。流体A:流体3(7),1760-1765·Zbl 0825.76334号
[19] Gharib,M.,Rambod,E.&Shariff,K.1998A涡环形成的通用时间尺度。《流体力学杂志》360121-140·Zbl 0922.76021号
[20] Glezer,A.&Coles,D.1990《湍流涡环的实验研究》,《流体力学杂志》211,243-283。
[21] Hahn,D.&Øzišik,M.-N.2012热传导。威利。
[22] Hattori,Y.、Blanco-Rodríguez,F.J.和Le Dizès,s.2019涡流环的数值稳定性分析。《流体力学杂志》878,5-36·兹比尔1430.76177
[23] He,C.,Gan,L.&Liu,Y.2020a早期轴向旋流器产生的紧密涡环动力学。物理学。流感32(4),045104。
[24] He,C.,Gan,L.&Liu,Y.2020b轴向旋流器产生的湍流漩涡环的形成和演化。流量涡轮机。燃烧室104(4),795-816。
[25] Helmholtz,H.V.1858《流体动力积分》,Gleichungen,welche den Wirbelbewegungen entsprechen。J.fur Reine Angew。数学1588(55),25-55。
[26] Issa,R.I.1986用算子分裂法求解隐式离散流体流动方程。J.计算。物理62(1),40-65·Zbl 0619.76024号
[27] Krieg,M.&Mohseni,K.2013用非零径向速度模拟启动射流的循环、冲量和动能。J、 流体力学719、488-526·Zbl 1284.76114号
[28] Liang,H.&Maxworthy,T.2005《旋转射流的实验研究》。《流体力学杂志》525115-159·Zbl 1065.76005号
[29] Lilly,D.K.1992A提出了对germano次脊尺度闭合方法的改进。物理学。流体A:流体4(3),633-635。
[30] Lim,T.T.&Nickels,T.B.1995涡环。《流体旋涡》(S.I.Green编辑),第95-153页。斯普林格。
[31] Limbourg,R.&Nedić,J.2021《孔口生成涡环的形成》,《流体力学杂志》913,A29。
[32] Maxworthy,T.1977涡环的一些实验研究。《流体力学杂志》81(3),465-495。
[33] Naitoh,T.、Okura,N.、Gotoh,T.&Kato,Y.2014关于涡流环的演变。物理学。流体26(6),067101。
[34] New,T.H.,Gotama,G.J.&Vevek,U.2021A关于圆柱体上涡环碰撞的大涡模拟研究。物理学。流体33(9),094101。
[35] Norbury,J.1973A稳定涡环系列。《流体力学杂志》57(3),417-431·Zbl 0254.76018号
[36] Pope,S.B.2004关于湍流大涡模拟的十个问题。《新物理学杂志》6(1),35。
[37] Reynolds,O.1876关于涡环遇到的阻力,以及涡环和圆盘流线之间的关系。《自然》14,477-479。
[38] Richardson,E.G.&Tyler,E.1929在管道口附近形成交替或连续气流的横向速度梯度。程序。物理学。社会学(1926-1948)42(1),1。
[39] Rosenfeld,M.、Rambod,E.和Gharib,M.,1998层流涡流环的循环和形成数量。《流体力学杂志》376297-318·Zbl 0935.76040号
[40] Saffman,P.G.1975关于涡流环的形成。螺柱应用。数学54(3),261-268·Zbl 0319.76019号
[41] Saffman,P.G.1978不稳定涡环上的波数。《流体力学杂志》84(4),625-639。
[42] Saffman,P.G.1995涡旋动力学。剑桥大学出版社。
[43] Schram,C.&Riethmuller,M.L.2001使用数字粒子图像测速和连续小波分析在脉冲启动射流中的涡环演化。测量。科学。技术12(9),1413。
[44] Shariff,K.和Leonard,A.1992 ortex戒指。年。《流体力学评论》24(1),235-279·Zbl 0743.76024号
[45] Shusser,M.和Gharib,M.2000形成涡环的能量和速度。物理学。流体12(3),618-621·Zbl 1149.76537号
[46] Smagorinsky,J.1963原始方程的一般循环实验:I.基础实验。周一。韦斯。修订版91(3),99-164。
[47] Verzicco,R.、Orlandi,P.、Eisenga,A.H.M.、Van Heijst,G.J.F.和Carnevale,G.F.1996旋转流体中涡环的动力学。《流体力学杂志》317,215-239。
[48] Virk,D.,Melander,M.V.&Hussain,F.1994极化涡环动力学。《流体力学杂志》260,23-55。
[49] Weigand,A.和Gharib,M.1997关于层流涡环的演变。实验流体22(6),447-457。
[50] Zhao,W.,Frankel,S.H.&Mongeau,L.G.2000尾喷流不稳定性对涡环形成的影响。物理学。流体12(3),589-596·Zbl 1149.76598号
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。