Идентификация механизма немодального роста возмущений в затопленной струе

25 Января 2022

Авторы: Ашуров Д.А., Веденеев В.В., Гареев Л.Р., Иванов О.О. (НИИ механики МГУ)/p>

Докладчик: Веденеев В.В. (НИИ механики МГУ), vasily@vedeneev.ru

Тезисы доклада "Идентификация механизма немодального роста возмущений в затопленной струе" 

Известно, что в пристенных течениях, наряду с ростом мод неустойчивости, важную роль играет немодальный (алгебраический) механизм роста, играющий основную роль в bypass-сценарии перехода к турбулентности. В неограниченных течениях, в т.ч. в затопленных струях, немодальный механизм роста стал теоретически изучаться лишь в последнее десятилетие. В экспериментах этот механизм до сих пор не обнаружен, и его роль в переходе к турбулентности остаётся неясна.

В теоретической части настоящей работы решена задача об оптимальных возмущениях в ламинарной затопленной струе с экспериментальным профилем скорости. Структура таких возмущений имеет свойства lift-up механизма немодального роста, хорошо известного в пристенных течениях.

Эксперименты по возбуждению немодального механизма роста проведены на установке (Зайко и др., МЖГ, 2017; Zayko et al., Phys. Fluids 2018), ранее используемой для исследований собственных мод (Gareev et al., JFM, 2022). В ламинарную круглую затопленную струю вносятся специальные волнообразные конструкции (дефлекторы), возбуждающие валикообразное движение, соответствующее lift-up механизму роста. Проведены серии экспериментов: с визуализацией течения лазерным ножом; с измерением продольной скорости термоанемометром; с измерением распределения поперечной и продольной скорости методом PIV. Полученные экспериментальные данные позволяют однозначно идентифицировать немодальный lift-up рост вносимых возмущений. Развитие возмущений в эксперименте соответствует теоретически рассчитанным оптимальным возмущениям. Рассмотрены особенности перехода к турбулентности, вызванного немодальным ростом.