1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Механика жидкости и газа
  4. № 5, 2023

Известия РАН. Механика жидкости и газа, 2023, № 5, стр. 47-56

РАСЧЕТ ЛИНЕЙНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ С ВОЛНИСТЫМИ ПОПЕРЕК ПОТОКА СТЕНКАМИ

Ю. Я. Трифонов *

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
Новосибирск, Россия

* E-mail: trifonov@itp.nsc.ru

Поступила в редакцию 07.03.2023
После доработки 16.04.2023
Принята к публикации 06.06.2023

Аннотация

Используя полные уравнения Навье–Стокса, рассмотрена линейная устойчивость плоского течения Пуазейля в канале с гофрированной нижней стенкой. Стенка гофрирована поперек потока, и основное течение имеет одну компоненту скорости. Возмущения полей скорости и давления являются трехмерными с двумя волновыми числами. Численно решается обобщенная задача на собственные значения. Найдено, что критическое число Рейнольдса, выше которого появляются нарастающие во времени возмущения, сложным образом зависит от безразмерной амплитуды и периода гофрирования. Величина отношения амплитуды и периода гофрирования разделяет область безразмерной амплитуды гофрирования на две, где зависимости критического числа Рейнольдса от параметров гофрирования качественно различны.

Ключевые слова: вязкое течение, гофрированные и волнистые стенки, устойчивость, ламинарно-турбулентный переход

Список литературы

  1. Boiko A.V., Dovgal A.V., Grek G.R., Kozlov V.V. Physics of transitional shear flows. Berlin: Springer, 2011. 271 p.

  2. Goldstein D.B., Tuan T-C. Secondary flow induced by riblets // J. Fluid Mech. 1998. V. 363. P. 115–151.

  3. Sobey I.J. On flow through furrowed channels. Part I. Calculated flow patterns // J. Fluid Mech. 1980. V. 96. P. 1–26.

  4. Stepanoff K.D., Sobey I.J., Bellhouse B.J. On flow through furrowed channels. Part II. Observed flow patterns // J. Fluid Mech. 1980. V. 96. № 01. P. 27–32.

  5. Sparrow E.M., Hossfeld L.M. Effect of rounding of protruding edges on heat transfer and pressure drop in a duct // Int. J. Heat Mass Transfer. 1984. V. 27. P. 1715–1723.

  6. Beebe David J., Mensing Glennys A., Walker Glenn M. Physics and applications of microfluidics in biology // Annu. Rev. Biomed. Eng. 2002. V. 4. № 1. P. 261–286.

  7. Бойко А.В., Клюшнев H.В., Нечепуренко Ю.M. Устойчивость течения жидкости над оребренной поверхностью. М.: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2016. 123 с.

  8. Григорьев О.А., Клюшнев H.В. Устойчивость течения Пуазейля в канале с гребенчатым оребрением // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2018. Т. 58. № 4. С. 595–606.

  9. Kistle S.F., Schweizer P.M. Liquid Film Coating (Chapman and Hall, New York, 1997).

  10. Weinstein S.J., Ruschak K.J. Coating flows // Annu. Rev. Fluid Mech. 2004. V.36. P. 29–53.

  11. DeSantos J.M., Melli T.R., Scriven L.E. Mechanics of gas-liquid flow in packed-bed contactors // Annu. Rev. Fluid Mech. 1991. V. 23. P. 233–260.

  12. Trifonov Y.Y. Modeling of mixture separation in column with structured packing // Multiph. Sci. Technol. 2022. V. 34. № 1. P. 23–51.

  13. Kachanov Y.S. Physical mechanisms of laminar-boundary-layer transition // Annu. Rev. Fluid Mech. 1994. V. 26. P. 411–482.

  14. Nishimura T., Ohori Y., Kawamura Y. Flow characteristics in a channel with symmetric wavy wall for steady flow // J. Chem. Eng. Jpn. 1984. V. 17. № 5. P. 466–471.

  15. Nishimura T., Ohori Y., Kajimoto Y., Kawamura Y. Mass transfer characteristics in a channel with symmetric wavy wall for steady flow // J. Chem. Eng. Jpn. 1985. V. 18. № 6. P. 550–555.

  16. Nishimura T., Kajimoto and Kawamura Y. Mass transfer enhancement in channels with a wavy wall // J. Chem. Eng. Japan. 1986. V. 19. P. 142–144.

  17. Guzman A.M., Amon C.H. Transition to chaos in converging-diverging channel flows: Ruelle-Takens-Newhouse scenario // Phys. Fluids. 1994. V. 6. № 6. P. 1994–2002.

  18. Guzman A.M., Amon C.H. Dynamical flow characterization of transitional and chaotic regimes in converging- diverging channels // J. Fluid Mech. 1996. V. 321. P. 25–57.

  19. Amon C.H., Guzman A.M., Morel B. Lagrangian chaos, Eulerian chaos, and mixing enhancement in converging diverging channel flows // Phys. Fluids. 1996. V. 8. № 5. P. 1192–1206.

  20. Szumbarski J. Instability of viscous incompressible flow in a channel with transversely corrugated walls // J. Theor. App. Mech-Pol. 2007. V.45. № 3. P. 659–683.

  21. Yadav Nikesh, Gepner S.W., Szumbarski J. Instability in a channel with grooves parallel to the flow // Phys. Fluids. 2017. V. 29. № 10. 084104.

  22. Cho K.J., Kim M.-U., Shin H.D. Linear stability of two-dimensional steady flow in wavy-walled channels // Fluid Dyn. Res. 1998. V. 23. № 6. P. 349–370.

  23. Cabal A., Szumbarski J., Floryan J.M. Stability of flow in a wavy channel // J. Fluid Mech. 2002. V. 457. P. 191–212.

  24. Floryan J.M., Floryan C. Traveling wave instability in a diverging converging channel // Fluid Dyn. Res. 2010. V. 42. № 2. 025509.

  25. Trifonov Y.Y. Stability of a film flowing down an inclined corrugated plate: The direct Navier-Stokes computations and Floquet theory // Phys. Fluids. 2014. V. 26. 114101.

  26. Schörner M., Reck D., Aksel N., Trifonov Y. Switching between different types of stability isles in films over topographies // Acta Mech. 2018. V. 229. P. 423–436.

  27. Mohammadi A., Moradi H.V., Floryan J.M. New instability mode in a grooved channel // J. Fluid Mech. 2015. V. 778. P. 691–720.

  28. Moradi H.V., Floryan J.M. Stability of flow in a channel with longitudinal grooves // J. Fluid Mech. 2014. V. 757. P. 613–648.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Механика жидкости и газа

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал