涡环在正面对撞与壁面相互作用中的不稳定性及解体
流体动力学
2021-10-20 v2
摘要
两个涡环的正面对撞可产生多种现象：次生环冠、展平并迭代相互作用的涡片，或涡环剧烈解体为湍流云。相互作用的结果由影响两个撞击涡环的不稳定性性质决定。在此，我们开展系统性研究以确定主导不稳定性随问题参数的变化规律。为此，我们数值模拟了环量雷诺数在 至 之间、细长比 在 到 变化（其中 为核半径， 为环半径）的涡环正面对撞。通过研究能量与黏性耗散的时间演化，我们阐明了方位角不稳定性在决定对撞结果中所起的作用。随后，我们将这些对撞与涡环正面对自由滑移壁面及无滑移壁面的撞击进行比较。自由滑移壁面施加镜面对称，抑制某些不稳定性，并在足够大雷诺数下导致半涡冠的形成。撞击无滑移壁面则经历如下过程：在所得边界层被喷出后形成次生涡环。当雷诺数超过某一随 增大的阈值时，涡环通过方位角不稳定性解体，形成湍流云。
引用
@article{arxiv.2107.12324,
title = {Instability and disintegration of vortex rings during head-on collisions and wall interactions},
author = {Aakash Mishra and Alain Pumir and Rodolfo Ostilla-Mónico},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.12324},
year = {2021}
}