具有伴流的受迫射流中尾涡与导涡动力学的数值研究
流体动力学
2021-01-22 v1 计算物理
摘要
本文采用直接数值模拟(DNS)研究了低雷诺数受迫( varicose 型)伴流射流中尾涡与导涡结构的相互作用，并报道了这些涡在一系列变化参数下的动力学行为。在斯特劳哈尔数为 0.2 的圆形受迫射流中，观察到这些涡的持续形成，并经历配对、撕裂与解体。我们在恒定强迫振幅下，针对变化的强迫扰动频率、伴流温度、湍流强度、动量厚度、伴流强度和雷诺数分析了受迫射流。观察表明，动量厚度的任何减小都会增加导涡与尾涡的环量及能量容量，从而延长涡配对时间。然而，热伴流极大地增强了导涡强度，以至于生成的尾涡较弱，甚至在发生涡配对前就已耗散，而此时导涡发生不完全解体。此外，发现导涡与尾涡的强度随伴流功率增加而减弱，从而导致更弱的涡配对。雷诺数的降低也减弱了尾涡强度；而在较低雷诺数(Re)下，尾涡在形成后很快耗散。这些发现基于本征正交分解(POD)、动态模态分解(DMD)、快速傅里叶变换(FFT)、Q 准则和涡追踪方法的分析得出，以理解涡的动力学相互作用与行为。
引用
@article{arxiv.2101.08749,
title = {Numerical Study of Trailing and Leading Vortex Dynamics in a Forced Jet with Coflow},
author = {Bharat Bhatia and Ashoke De},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.08749},
year = {2021}
}