三维180$^\circ$急弯中的迪安流与涡脱落
流体动力学
2018-07-31 v1
摘要
我们对正方形截面180°急弯内的流动进行了详细分析。除了存在该通用构型的众多应用外,其主要的根本意义在于出口处再循环气泡与由弯头转弯部分内部驱动的迪安涡对共存,以及它们的相互作用如何驱动流动动力学。临界点分析首先表明,该特定构型所产生的复杂流动拓扑可简化为弯头对称面内的三对临界点(每对包含一个焦点和一个半鞍点)。这些点对分别生成第一个再循环气泡、迪安涡管对以及位于弯头上角、类似于迪安涡但强度和对流场其余部分影响小得多的第三对涡管。相比之下,迪安流驱动一股强烈的垂直射流,将再循环气泡分裂为两个对称瓣。在 时通过超临界分岔出现非定常性,这些瓣开始反对称振荡。这些初始周期性振荡振幅增大,直至瓣脱离主再循环区。系统随后进入第二周期性状态,其中由迪安流驱动的流向涡在出口左右部分交替形成并脱落。这种新颖的周期性涡脱落机制源于出口再循环气泡与转弯部分生成的迪安涡对之间的微妙相互作用,就此意义而言,它们预期是具备足够接近侧壁的180弯头所独有的特征。
引用
@article{arxiv.1807.10950,
title = {Dean flow and vortex shedding in a three-dimensional 180$^\circ$ sharp bend},
author = {Alban Pothérat and Lintao Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.10950},
year = {2018}
}