有限长度柱状涡旋行为的实验与数值研究
流体动力学
2024-11-12 v1
摘要
本文利用粒子图像测速（PIV）和大涡模拟（LES）对三维空间中有限长度涡旋柱的时空动力学进行了实验与数值研究。该研究考察了弯曲、屈曲和核心分裂对有限长度涡旋柱的综合影响。更精确地说，该工作聚焦于基本运动、沿轴向的流动演化、涡旋核心形状随时间的变化、由涡旋柱上的长波引起的不稳定性以及涡旋核心的分裂。一种新型原型被开发出来，利用活塞驱动的入流并通过流动分离和毕奥-萨伐尔感应产生涡旋柱，用于预测离位环流涡旋。本研究讨论了同一柱状涡旋的三维全貌。子午面环流和涡量轴向输运使不同长度柱段的核心截面形状发生变形。核心边界处轴向速度的跃变允许具有左手螺旋结构的不稳定性发生。这些不稳定性具有长波长，与涡旋柱长度相当，属于 m=+1 模态。涡旋柱因实验室模型的复杂形状和涡旋柱不同高度处流速的变化而经历非均匀曲率和扭转。结果为惯性、科里奥利力和粘性力在涡旋柱动力学中的作用提供了有价值的见解。
引用
@article{arxiv.2411.06178,
title = {An experimental and numerical study on the behavior of finite-length column vortex},
author = {Swetarka Das and Dharmendra Yadav and Abhisek Kumar Gupta and Debopam Das and Ashoke De},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.06178},
year = {2024}
}