关于加速和减速通道流的层流解及其稳定性
流体动力学
2024-11-20 v2
摘要
我们研究了加速和减速对通道流稳定性的影响。为此，我们推导出了具有任意时变壁面运动和压力梯度的通道流层流剖面的精确解。该解使我们能够研究任何非定常通道流的稳定性。特别是，我们将研究限制在关于具有指数衰减加速和减速的时变基本流的扰动非正规增长上，并与关于恒定基本流（即时不变简单剪切或抛物线剖面）的增长进行比较。我们通过壁面速度和流量施加这种加速和减速。对于加速的基本流，扰动永远不会增长得比关于恒定基本流的扰动更大，而减速流则显示出扰动的巨大放大——在雷诺数为 500 时，适时施加于减速基本流的扰动比关于恒定基本流的扰动增长大 倍。随着减速速率和雷诺数的增加，这种放大效应也随之增强。我们发现，这种放大源于从导致最大放大的展向扰动过渡到仅在减速基本流中发生的导致最大放大的流向扰动。通过在线性化运动方程中演化最优扰动，我们揭示了减速基本流通过 Orr 机制或逆梯度雷诺应力机制实现了这种巨大放大，而加速和恒定基本流无法维持该机制。
引用
@article{arxiv.2312.12701,
title = {On the laminar solutions and stability of accelerating and decelerating channel flows},
author = {Alec J. Linot and Peter J. Schmid and Kunihiko Taira},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.12701},
year = {2024}
}