Взаимодействие стационарных и гармонических возмущений в ламинарном струйном течении

Автор: Линар Рафаилович Гареев

Соавторы: Веденеев В.В., Иванов О.О., Трифонов В.В.

Организация: НИИ механики МГУ имени М.В.Ломоносова

В работе рассматривается влияние стационарных возмущений, развивающихся согласно немодовому механизму, на устойчивость осесимметричной затопленной струи воздуха (D = 0.12 м, Re = 5400) с удлиненным ламинарным участком (~5D). В пристенных течениях хорошо изучен немодовый «lift-up» механизм: он вызывает резкий транзиторный начальный рост возмущений, существенно превышающий модовый рост, и переход к турбулентности происходит по немодовому сценарию. В струйных течениях данный механизм был впервые теоретически описан в работе [1], экспериментально обнаружен и исследован в предыдущих работах авторов [2].

Недавно, в теоретической работе [3], был обнаружен неожиданный эффект снижения инкремента роста собственной моды при модулировании течения стационарными возмущениями. В соответствии с этим, в представленном исследовании изучается взаимодействие двух механизмов линейного роста. Рассматриваются четыре режима течения: без вносимых возмущений, с вносимыми гармоническими возмущениями (с целью усиления модового роста), с вносимыми стационарными возмущениями (с целью иницииации немодового механизма) и комбинированное внесение гармонических и стационарных возмущений (см. Рис.). При помощи анемометрических, визуализационных и PIV экспериментов получены: длины ламинарного участка, кривые нарастания амплитуд наиболее растущей моды, развитие спектра возмущений вниз по потоку, продольная и поперечная структуры струи для четырех режимов течения. Результаты говорят об отсутствии влияния двух механизмов роста друг на друга.