脉动频率对脉动管流转捩的影响
流体动力学
2019-02-20 v3
摘要
脉动流在自然界和实际应用中很常见，但其稳定性和向湍流的转捩仍然知之甚少。即使在简谐脉动管流的简单情况下，实验研究对于脉动是延迟还是促进转捩也没有共识。我们在此报告低脉动振幅 A<0.4 下脉动管流的直接数值模拟。我们使用空间局部化的脉冲扰动来产生单个湍流斑，并追踪其向下游传播时的动力学。计算出的再层流化统计结果与 Xu 等人（J. Fluid Mech., vol. 831, 2017, pp. 418-432）的实验定量吻合，并支持了增加脉动振幅和降低频率会增强流动稳定性的结论。在高频区域，恢复了稳态管流的行为。此外，我们表明，当管长不允许观察完整周期时，会观察到转捩阈值的降低。我们获得了一个量化这一效应的方程，并将其与 Stettler & Hussain（J. Fluid Mech., vol. 170, 1986, pp. 169-197）的测量结果进行了有利的比较。我们的结果解决了先前的差异，这些差异是由于实验中不同的管长、扰动方法和量化转捩的标准造成的。
引用
@article{arxiv.1803.09333,
title = {The effect of pulsation frequency on transition in pulsatile pipe flow},
author = {Duo Xu and Marc Avila},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.09333},
year = {2019}
}