高度非理想流体泊肃叶流动的线性不稳定性

本工作的目标是研究接近其气液临界点的流体在泊肃叶流动中的线性模态与代数不稳定性。在此临界点附近，理想气体假设不成立，并出现大的非理想流体行为。作为代表性非理想流体，我们考虑压力为80 bar（高于其73.9 bar临界压力）的超临界二氧化碳（CO$_2$）。泊肃叶流动由雷诺数（$Re=\rho_{w}^{*}u_{r}^{*}h^{*}/\mu_{w}^{*}$）、普朗特数（$Pr=\mu_{w}^{*}C_{pw}^{*}/\kappa_{w}^{*}$）与埃克特数（$Ec=u_{r}^{*2}/C_{pw}^{*}T_{w}^{*}$）的乘积，以及壁温表征，壁温与压力共同决定热力学参考条件。对于低埃克特数，流动基本等温，观察到与不可压缩流动已知稳定性行为无差异。然而，若埃克特数增大，黏性耗散引起热力学与输运性质梯度，非理想气体效应变得显著。层流基流可考虑三种状态：亚临界（通道内温度完全低于拟临界值）、跨临界和超临界温度状态。与理想气体泊肃叶流动的线性稳定性相比，我们表明基流在亚临界状态更不稳定，在跨临界状态无黏不稳定，而在超临界状态则显著更稳定。遵循对应态原理，我们预期其他流体在等效热力学状态下会得到定性类似的结果。