Structure of a locally turbulent flow formed when a part of the fluid leaves into the side branch of a circular tube

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The results of a numerical study of unsteady viscous fluid flow in the area of the branching of a circular cross-section channel at an angle of 60° are presented for four values of the inlet Re number that are less than or equal to 1475; in the upstream region, the channel flow is assumed to be unperturbed and fully-developed. The main results relate to the case of equality of the flow rates in two branches, with flow separation regions in both branches. It was shown, in particular, that at Re = 750, intense quasi-periodic oscillations develop in the computational domain due to the Kelvin-Helmholtz instability. At Re = 1475, a zone of locally turbulent motion is formed in the flow, the size of which depends on the proportion of the flow going into the side branch. The vortex pattern of the flow and the type of the velocity pulsation spectrum at various points in the region are analyzed.

作者简介

E. Smirnov

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: smirnov_em@spbstu.ru
St. Petersburg, Russia

Ya. Gataulin

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: gataulin_yaa@spbstu.ru
St. Petersburg, Russia

E. Kolesnik

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: kolesnik.ev1@spbstu.ru
St. Petersburg, Russia

参考

  1. Mallinger F., Drikakis D. Instability in three-dimensional unsteady stenotic flows // Int. J. Heat Fluid Flow. 2002. V. 23. P. 657–663. https://doi.org/10.1016/S0142-727X(02)00161-3
  2. Sherwin S. J., Blackburn H. M. Three-dimensional instabilities of steady and pulsatile axisymmetric stenotic flows // J. Fluid Mech. 2005. V. 533. P. 297–327. https://doi.org/10.1017/S0022112005004271
  3. Varghese S.S., Frankel S.H., Fischer P.F. Direct numerical simulation of stenotic flows. Part 1. Steady flow // J. Fluid Mech. 2007. V. 582. P. 253–280 https://doi.org/10.1017/S0022112007005848
  4. Varghese S.S., Frankel S.H., Fischer P.F. Direct numerical simulation of stenotic flows. Part 2. Pulsatile flow // J. Fluid Mech. 2007. V. 582. P. 281–318. https://doi.org/10.1017/S0022112007005836
  5. Paul M.C., Molla M.M. Investigation of physiological pulsatile flow in a model arterial stenosis using large-eddy and direct numerical simulations // Appl. Math. Modelling. 2012. V. 36. № 9. P. 4393–4413. https://doi.org/10.1016/j.apm.2011.11.065
  6. Choi W., Park J.H., Byeon H. et al. Flow characteristics around a deformable stenosis under pulsatile flow condition // Physics of Fluids. 2018. Vol. 30. № 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1063/1.5009063
  7. Freidoonimehr N., Chin R., Zander A. et al. Effect of shape of the stenosis on the hemodynamics of a stenosed coronary artery // Physics of Fluids. 2021. V. 33. № 8. P. 081914. https://doi.org/10.1063/5.0058765
  8. Гатаулин Я.А., Смирнов Е.М. Численное исследование структуры и локальной турбулизации течения в кровеносном сосуде с односторонним стенозом // Науч.-техн. вед. СПбГПУ. Физ.-мат. науки. 2021. Т. 14. № 1. С. 72–84.
  9. Mazo A.B., Kalinin E.I., Molochnikov V.M. et al. Simulation of a pulsating flow in a pipe with local constrictions as applied to hemodynamics of blood vessels // Thermophys. Aeromech. 2022. V. 29. P. 249–265. https://doi.org/10.1134/S0869864322020093
  10. Молочников В.М., Душин Н.С., Пашкова Н.Д. и др. Структура течения и переход к локальной турбулентности за асимметричным сужением, имитирующим стеноз артерии // Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 2. С. 72–84.
  11. Loth F., Fischer P.F., Bassiouny H.S. Blood flow in end-to-side anastomoses // Annu Rev Fluid Mech. 2008. V. 40. P. 367–393. https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.40.111406.102119
  12. Li X., Liu X., Li X. et al. Tortuosity of the superficial femoral artery and its influence on blood flow patterns and risk of atherosclerosis // Biomech Model Mechanobiol. 2019. V. 18. № 2. P. 883–896. https://doi.org/10.1007/s10237-019-01118-4
  13. Ivanova Y., Yukhnev A., Tikhomolova L. et al. Experience of patient-specific CFD simulation of blood flow in proximal anastomosis for femoral popliteal bypass // Fluids. 2022. V. 7. № 10. P. 314. https://doi.org/10.3390/fluids7100314
  14. Loth F., Jones S.A., Zarins C.K. et al. Relative Contribution of Wall Shear Stress and Injury in Experimental Intimal Thickening at PTFE End-to-Side Arterial Anastomoses // J. Biomech. Eng. 2002. V. 124. № 1. P. 44–51. https://doi.org/10.1115/1.1428554
  15. Haruguchi H., Teraoka S.J. Intimal hyperplasia and hemodynamic factors in arterial bypass and arteriovenous grafts: a review // J. Artificial Organs. 2003. V. 6. №. 4. P. 227–235. https://doi.org/10.1007/s10047-003-0232-x
  16. Jackson M., Wood N.B., Zhao S. et al. Low wall shear stress predicts subsequent development of wall hypertrophy in lower limb bypass grafts // Artery Research. 2009. V. 3. № 1. P. 32–38. https://doi.org/10.1016/j.artres.2009.01.001
  17. Гатаулин Я.А., Смирнов Е.М., Молочников В.М. и др. Структура трехмерного течения с локальной турбулентностью в области разветвления канала круглого сечения // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. 2022. Т. 15. № 4. С. 81–94.
  18. Михеев Н.И., Душин Н.С. Метод измерения динамики векторных полей скорости турбулентного потока по видеосъемке дымовой визуализации // Приборы и техника эксперимента. 2016. № 6. C. 114–122.
  19. Molochnikov V.M., Mikheev A.N., Mazo A.B. et al. Structure of the proximal anastomosis flow in stationary mode at moderate Reynolds numbers // Thermophys. Aeromech. 2022. V. 29. P. 905–911. https://doi.org/10.1134/S0869864322060105
  20. Smirnov E.M., Zaitsev D.K., Smirnovsky A.A. et al. Assessment of Several Advanced Numerical Algorithms Implemented in the CFD Code SINF/Flag-S for Supercomputer Simulations // Supercomp. Frontiers&Innovations. 2024. V. 11. № 2. P. 14–31. https://doi.org/10.14529/jsfi240202
  21. Smirnov E.M., Smirnovsky A.A., Schur N.A. et al. Comparison of RANS and IDDES solutions for turbulent flow and heat transfer past a backward-facing step // Heat and Mass Transfer. 2018. V. 54. №. 8. P. 2231–2241. https://doi.org/10.1007/s00231-017-2207-0
  22. Смирнов С.И., Смирнов Е.М. Прямое численное моделирование турбулентной конвекции Рэлея — Бенара в слегка наклоненном цилиндрическом контейнере // Науч.-тех. ведомости СПбГПУ. Физ.-мат. науки. 2020. Т. 13. № 1. С. 14–25.
  23. Колесник Е.В., Смирнов Е.М. Двойственность картины обтекания затупленного ребра сверхзвуковым потоком вязкого газа: влияние малого скоса передней кромки // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2023. № 1. С. 3–11.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».