圆形突扩管流中的流动：涡扰动对局部湍流的影响

我们报道了具有突然扩张的圆形管道流中不可压缩粘性流体的三维直接数值模拟结果。在入口处，施加了抛物速度剖面以及形式为轴线平行于管道轴的涡的有限振幅扰动。在足够高的雷诺数下，回流区破裂成湍流斑，其轴向位置随扰动强度而变化。据信，与先前采用倾斜扰动的研究相比，该涡扰动产生的转捩较不突变，因为局部湍流是通过在低阶方位角模态下形成波状结构观察到的，该结构类似于最优放大的扰动。对于更高振幅，局部湍流保持在恒定轴向位置。使用本征正交分解进一步研究，表明靠近扩张的中心区域能量很高。