充气旋转斜压环形槽中分岔的直接数值模拟

本文介绍了对受侧向加热的旋转流体中非线性动力学和通向混沌之路的三维直接数值模拟（DNS），并在斜压环形槽的实验室实验背景下进行了讨论。继Maubert和Randriamampianina的两项初步研究之后，所使用的流体是空气，而不是之前所有其他工作中使用的液体。本研究调查了从轴对称流动到多种复杂流动的分岔序列。随着旋转速率的增加，从轴对称解经过稳定的、充分发展的斜压波到混沌流动的转变序列，遵循了经典准周期分岔路径的一种变体，始于亚临界Hopf分岔和相关的鞍结分岔。随后是两个超临界Hopf型分岔序列，首先到振幅振荡，然后到三频率准周期调制振幅振荡（MAV），最后到混沌MAV。在斜压环形槽的背景下，这个序列是不寻常的，因为振荡通常是在从稳定波流动中降低旋转速率时发现的。具有更高波数的稳定波的进一步转变表明，侧壁边界层的正压不稳定性和这些正压涡旋的后续破裂可能在向结构振荡并最终向地转湍流的转变中发挥作用。