纵向受迫圆柱容器中的超谐共振旋动波
流体动力学
2023-07-19 v1
摘要
Faltinsen 等人 (2016) 研究了圆柱容器中的共振晃荡，其理论被用于描述由时间谐波容器椭圆轨道引起的稳态共振波。在纵向容器运动的极限情形下，平面波解发生对称性破缺，顺时针与逆时针旋动出现的概率相等。除这种主谐波动力学外，先前的实验已揭示，在远离主共振处可观测到多种超谐波动力学。其中，由 Reclari 等人 (2014) 首次在旋转晃荡中观察到的所谓双峰 (DC) 动力学尤为相关，因其表现形式最受外部驱动空间结构的青睐。继 Bongarzone 等人 (2022a) 之后，本文开展了一项弱非线性 (WNL) 分析，以描述系统对超谐纵向受迫的响应。由此导出的振幅方程系统预测，在超谐激励下，平面波也可能通过稳定旋动发生对称性破缺。这一发现得到了我们实验观察的证实，实验识别出三种可能的超谐区域，即 (i) 稳定平面 DC 波，(ii) 不规则运动，以及 (iii) 稳定旋动 DC 波，它们在受迫频率-振幅平面上的相应稳定性边界与本文的理论估计定量吻合。
引用
@article{arxiv.2302.02443,
title = {Super-harmonically resonant swirling waves in longitudinally forced circular cylinders},
author = {Alice Marcotte and François Gallaire and Alessandro Bongarzone},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.02443},
year = {2023}
}