Hill 涡的三维不稳定性与破坏
流体动力学
2021-03-31 v1
摘要
Hill 涡是欧拉方程的一个三维涡结构解。由 \citet{moff78} 的线性稳定性分析可知,外表面小幅轴对称扰动导致了尾迹的形成。后续研究证实了这一事实,并额外观测到在小幅方位角扰动下尾迹的不同形状。本文在高雷诺数下求解纳维-斯托克斯方程,对涡表面施加大幅轴对称与三维扰动。结论是方位角扰动在涡内部产生层级结构并保持涡的形状。另一方面,轴对称扰动在对侧被对流、耗散并形成轴对称波,其波长随表面扰动幅值增大而变长。在移动坐标系中的模拟可延长演化时间,从而得出 Hill 涡不稳定并产生三维流动特有的宽范围含能尺度的结论。
引用
@article{arxiv.2004.14416,
title = {The three-dimensional instabilities and destruction of the Hill's vortex},
author = {Paolo Orlandi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.14416},
year = {2021}
}
备注
16 pages 12 figures to be submitted to Journal of Fluid Mechanics