粘弹性液体的 Kelvin-Helmholtz 不稳定性与屈曲不稳定性
流体动力学
2012-10-18 v1
摘要
在本为 APS-DFD 流体运动画廊准备的流体动力学视频中，我们研究了牛顿流体和粘弹性射流的 Kelvin-Helmholtz 不稳定性。利用与扰动频率精确时序控制相结合的同步频闪效应，将射流运动的非线性动力学过程减缓了几个数量级。我们的结果表明，在高波数下，施加的扰动最初随时间线性增长，射流轴线保持笔直，而 Kelvin-Helmholtz 波幅增长并卷曲成袋状结构，将中心射流包裹其中。在低波数（长波长）下，射流轴线在粘性应力作用下发生屈曲，Kelvin-Helmholtz 不稳定性与射流弯曲之间的耦合导致了新的手风琴状或人字形模式，这些模式在向下游移动时随时间增长。向射流中添加粘弹性会导致 Kelvin-Helmholtz 不稳定性受到显著抑制，因为射流扰动幅度增长且流体中的大拉伸应力变得重要。对于长波，初始松弛的粘弹性射流首先以类似于牛顿溶剂的方式发生屈曲，但同样地，粘弹性效应在其向下游对流时抑制了不稳定性的增长。
引用
@article{arxiv.1210.4600,
title = {Kelvin-Helmholtz and Buckling Instabilities for a Viscoelastic Liquid},
author = {Bavand Keshavarz and Gareth McKinley},
journal= {arXiv preprint arXiv:1210.4600},
year = {2012}
}