脉动与振荡管流中扰动的的非模态瞬态增长
流体动力学
2021-11-11 v2
摘要
由稳态、脉动或振荡速率驱动的管道层流会经历亚临界向湍流的转捩。我们对这些流动进行了广泛的线性非模态稳定性分析，表明在足够高的脉动振幅下，经典提升机制的流向涡被表现出 Orr 类机制的螺旋扰动所超越。在振荡流中，能量放大仅依赖于基于斯托克斯层厚度的雷诺数；对于足够高的振荡频率和雷诺数，轴对称扰动占主导。在高频率极限下，这些轴对称扰动与 Biau（2016）最近针对平板振荡流所识别的扰动完全相似。在脉动和振荡管流的所有 regime 中，最优螺旋和轴对称扰动均在减速阶段被触发，并通常在小于一个周期内达到峰值。它们的最大能量增益随振荡流分量的雷诺数呈指数标度。我们的数值计算揭示了实验中观察到的脉动和振荡管流中湍流的一个合理机制。
引用
@article{arxiv.2008.04616,
title = {Non-modal transient growth of disturbances in pulsatile and oscillatory pipe flow},
author = {Duo Xu and Baofang Song and Marc Avila},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.04616},
year = {2021}
}