Научный отчет № 5377

Название

Характеристики неустойчивости, развивающейся на фоне реалистического пристенного турбулентного полосчатого движения.

Авторы

Никитин Н.В., Краснопольский Б.И., Пивоваров Д.Е., Попеленская Н.В., Пиманов В.О.

Аннотация

Проведено численное исследование эволюции возмущений в развитых турбулентных течениях в плоском канале при числах Рейнольдса до Reτ = 586. Рассчитанные на основе решения несжимаемых уравнений Навье Стокса установившиеся турбулентные течения используются затем в качестве основных течений для изучения процесса развития на их фоне возмущений. В согласии с результатами предыдущих исследований показано, что амплитуда малых возмущений растет в среднем экспоненциально по времени. Изучены пространственно-временные свойства растущих возмущений, определены их статистические характеристики. Определен вклад каждого из слагаемых, входящих в выражение для производства кинетической энергии возмущений. В целом полученные результаты указывают на то, что рост возмущений связан с наличием полосчатого движения. Однако процесс развития возмущений существенным образом диктуется нестационарностью и неоднородностью основного течения, а также присутствием в нем трансверсального движения. Пренебрежение этими эффектами ведет к существенной недооценке скорости роста возмущений. Показано, что нелинейные преобразования неустойчивых возмущений при достижении ими определенного уровня приводят к возникновению структур, совпадающих по форме со структурами развитого турбулентного потока. В частности, в поле возмущений формируются пристенные полосы, аналогичные полосам основного течения. Кроме того, полученные результаты указывают на то, что на нелинейной стадии развития возмущения претерпевают удвоение своих размеров в каждом из пространственных направлений.

Год публикации

2017 г.

Объём

45 с.

Научный руководитель

Никитин Н.В.