РАСЧЕТ ЛИНЕЙНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ С ВОЛНИСТЫМИ ПОПЕРЕК ПОТОКА СТЕНКАМИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Используя полные уравнения Навье–Стокса, рассмотрена линейная устойчивость плоского течения Пуазейля в канале с гофрированной нижней стенкой. Стенка гофрирована поперек потока, и основное течение имеет одну компоненту скорости. Возмущения полей скорости и давления являются трехмерными с двумя волновыми числами. Численно решается обобщенная задача на собственные значения. Найдено, что критическое число Рейнольдса, выше которого появляются нарастающие во времени возмущения, сложным образом зависит от безразмерной амплитуды и периода гофрирования. Величина отношения амплитуды и периода гофрирования разделяет область безразмерной амплитуды гофрирования на две, где зависимости критического числа Рейнольдса от параметров гофрирования качественно различны.

Об авторах

Ю. Я. Трифонов

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: trifonov@itp.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Boiko A.V., Dovgal A.V., Grek G.R., Kozlov V.V. Physics of transitional shear flows. Berlin: Springer, 2011. 271 p.
  2. Goldstein D.B., Tuan T-C. Secondary flow induced by riblets // J. Fluid Mech. 1998. V. 363. P. 115–151.
  3. Sobey I.J. On flow through furrowed channels. Part I. Calculated flow patterns // J. Fluid Mech. 1980. V. 96. P. 1–26.
  4. Stepanoff K.D., Sobey I.J., Bellhouse B.J. On flow through furrowed channels. Part II. Observed flow patterns // J. Fluid Mech. 1980. V. 96. № 01. P. 27–32.
  5. Sparrow E.M., Hossfeld L.M. Effect of rounding of protruding edges on heat transfer and pressure drop in a duct // Int. J. Heat Mass Transfer. 1984. V. 27. P. 1715–1723.
  6. Beebe David J., Mensing Glennys A., Walker Glenn M. Physics and applications of microfluidics in biology // Annu. Rev. Biomed. Eng. 2002. V. 4. № 1. P. 261–286.
  7. Бойко А.В., Клюшнев H.В., Нечепуренко Ю.M. Устойчивость течения жидкости над оребренной поверхностью. М.: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2016. 123 с.
  8. Григорьев О.А., Клюшнев H.В. Устойчивость течения Пуазейля в канале с гребенчатым оребрением // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2018. Т. 58. № 4. С. 595–606.
  9. Kistle S.F., Schweizer P.M. Liquid Film Coating (Chapman and Hall, New York, 1997).
  10. Weinstein S.J., Ruschak K.J. Coating flows // Annu. Rev. Fluid Mech. 2004. V.36. P. 29–53.
  11. DeSantos J.M., Melli T.R., Scriven L.E. Mechanics of gas-liquid flow in packed-bed contactors // Annu. Rev. Fluid Mech. 1991. V. 23. P. 233–260.
  12. Trifonov Y.Y. Modeling of mixture separation in column with structured packing // Multiph. Sci. Technol. 2022. V. 34. № 1. P. 23–51.
  13. Kachanov Y.S. Physical mechanisms of laminar-boundary-layer transition // Annu. Rev. Fluid Mech. 1994. V. 26. P. 411–482.
  14. Nishimura T., Ohori Y., Kawamura Y. Flow characteristics in a channel with symmetric wavy wall for steady flow // J. Chem. Eng. Jpn. 1984. V. 17. № 5. P. 466–471.
  15. Nishimura T., Ohori Y., Kajimoto Y., Kawamura Y. Mass transfer characteristics in a channel with symmetric wavy wall for steady flow // J. Chem. Eng. Jpn. 1985. V. 18. № 6. P. 550–555.
  16. Nishimura T., Kajimoto and Kawamura Y. Mass transfer enhancement in channels with a wavy wall // J. Chem. Eng. Japan. 1986. V. 19. P. 142–144.
  17. Guzman A.M., Amon C.H. Transition to chaos in converging-diverging channel flows: Ruelle-Takens-Newhouse scenario // Phys. Fluids. 1994. V. 6. № 6. P. 1994–2002.
  18. Guzman A.M., Amon C.H. Dynamical flow characterization of transitional and chaotic regimes in converging- diverging channels // J. Fluid Mech. 1996. V. 321. P. 25–57.
  19. Amon C.H., Guzman A.M., Morel B. Lagrangian chaos, Eulerian chaos, and mixing enhancement in converging diverging channel flows // Phys. Fluids. 1996. V. 8. № 5. P. 1192–1206.
  20. Szumbarski J. Instability of viscous incompressible flow in a channel with transversely corrugated walls // J. Theor. App. Mech-Pol. 2007. V.45. № 3. P. 659–683.
  21. Yadav Nikesh, Gepner S.W., Szumbarski J. Instability in a channel with grooves parallel to the flow // Phys. Fluids. 2017. V. 29. № 10. 084104.
  22. Cho K.J., Kim M.-U., Shin H.D. Linear stability of two-dimensional steady flow in wavy-walled channels // Fluid Dyn. Res. 1998. V. 23. № 6. P. 349–370.
  23. Cabal A., Szumbarski J., Floryan J.M. Stability of flow in a wavy channel // J. Fluid Mech. 2002. V. 457. P. 191–212.
  24. Floryan J.M., Floryan C. Traveling wave instability in a diverging converging channel // Fluid Dyn. Res. 2010. V. 42. № 2. 025509.
  25. Trifonov Y.Y. Stability of a film flowing down an inclined corrugated plate: The direct Navier-Stokes computations and Floquet theory // Phys. Fluids. 2014. V. 26. 114101.
  26. Schörner M., Reck D., Aksel N., Trifonov Y. Switching between different types of stability isles in films over topographies // Acta Mech. 2018. V. 229. P. 423–436.
  27. Mohammadi A., Moradi H.V., Floryan J.M. New instability mode in a grooved channel // J. Fluid Mech. 2015. V. 778. P. 691–720.
  28. Moradi H.V., Floryan J.M. Stability of flow in a channel with longitudinal grooves // J. Fluid Mech. 2014. V. 757. P. 613–648.

Дополнительные файлы


© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах