层流与湍流气/液双层槽流中的绝对线性不稳定性

我们研究了两相分层流，其中底层为薄层流液体，上层为充分发展的气流。气流可以是层流或湍流。为了确定对流不稳定性与绝对不稳定性之间的边界，我们使用了 Orr--Sommerfeld 稳定性理论，以及线性模态分析与射线分析的结合。对于湍流气流以及密度比 $r=1000$ 的情况，我们发现大范围的参数空间会产生绝对不稳定性。这些参数区间涉及的粘度比与油气流直接相关。相反，如果气层为层流，绝对不稳定性在密度比 $r=1000$ 时依然存在，尽管对流/绝对稳定性边界出现在比湍流情况小一个数量级的粘度比处。在层流和湍流情况下均存在另外两种时间不稳定模态，其中一种可以排除绝对不稳定性。我们将我们的结果与实验确定的流型图进行了比较，并讨论了本方法在非线性分析中的潜在应用。