对称波浪槽道中对流水动力不稳定性分析

通过非定常Navier–Stokes方程的数值积分，数值研究了二维对称波浪槽道中层流的动态发展。结果表明，超过临界雷诺数时，流动是对流不稳定的，速度波动呈指数空间增长。这些“自然不稳定性”的放大系数随雷诺数增加而增加。它具有几何特征，但与为模拟和其他数值参数选择的周期数无关。速度波动幅度在距离入口一定距离处饱和，该距离随雷诺数的增加而减小。将发展中的非定常流的结构与通过线性稳定性分析获得的充分发展的层流稳定流的最不稳定模式进行了比较。虽然目视检查倾向于支持单模扰动的假设，但发现扰动是以主波数为中心的波包，与几何周期性不符。根据充分发展的流动的线性稳定性确定的理论群速度计算的空间放大系数与数值测量值非常一致，无论是对于正弦模式还是曲流模式。