平移锥体尾流中涡环生长的建模
流体动力学
2021-07-20 v1
摘要
涡环具有将流体输送长距离的能力。它们通常由通过圆形孔口或喷嘴喷射一定体积流体而产生。当喷射流体的体积和速度已知时，涡的环量、冲量和能量可由塞流模型估算。涡环也形成于加速轴对称物体的尾流中。在此构型下，注入涡中的流体的体积和速度并非先验已知。本文提出两个模型以预测圆盘或锥体后方涡的生长。第一个模型使用保角映射，并假设所有生成的涡量最终都进入涡中。涡环量通过对圆盘尖端施加 Kutta 条件确定。涡的位置由 Fraenkel 给出的速度近似积分得到。该模型较好地预测了涡的最大环量，但未能预测实验中观测到的尾迹脱落。第二个模型基于离散涡方法的轴对称版本。锥体尖端形成的剪切层由点涡离散化，其卷起形成相干涡环。该模型准确捕捉了环量和非量纲能量的时间演化。涡通过尾迹脱落过程的涡量脱离被该模型定性捕捉，但在定量上仍对数值参数敏感。
引用
@article{arxiv.2107.08871,
title = {Modelling vortex ring growth in the wake of a translating cone},
author = {Guillaume de Guyon and Karen Mulleners},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.08871},
year = {2021}
}