семинары
СЕМИНАР ПО АЭРОМЕХАНИКЕ (ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)
главный корпус ИТПМ, к. 216, 14:00
вторник 5 ноября 2013 г.
Неоднородные во времени турбулентные течения
Жиленко Дмитрий Юрьевич , Кривоносова Ольга Эрленовна (НИИМ МГУ)
Рассматриваются результаты экспериментального исследования турбулентных течений вязкой несжимаемой жидкости. Течения формируются в сферическом зазоре при встречном вращении сфер под действием периодического изменения скорости вращения одной из них, скорость вращения другой остается постоянной. Амплитуды и частоты модуляции малы по сравнению со средними значениями скоростей вращения сфер. Рассчитанные по средним скоростям числа Рейнольдса составляют 414 и 900 для внутренней и внешней сфер соответственно. Исходное течение при стационарных граничных условиях является периодическим. В ходе экспериментов проводилось измерение азимутальной компоненты скорости лазерным допплеровским анемометром.
Повышение амплитуды модуляции при ее постоянной частоте приводит к переходу к хаосу. Вблизи границы формирования турбулентности обнаружены три вида неоднородных во времени течений. Первый обнаружен при модуляции скорости вращения как внутренней, так и внешней сферы и представляет собой произвольное чередование во времени ламинарных и турбулентных режимов - перемежаемость типа «цикл-хаос». Второй – произвольно чередующиеся во времени турбулентные режимы с различными свойствами - перемежаемость типа «хаос-хаос». Третий режим объединяет первые два - перемежаемость типа «цикл-хаос-хаос». Второй и третий режимы наблюдаются при модуляции скорости вращения только внутренней сферы.
Рассматриваются два метода, позволяющие выделять различные по уровню турбулентности участки сигнала. Первый основан на вычислении отношения турбулентной и когерентной составляющей сигнала. Второй базируется на анализе поведения мгновенной фазы турбулентного сигнала, вычисляемой с использованием преобразования Гильберта.
Прямой трехмерный расчет для случая модуляции скорости вращения внешней сферы показал соответствие экспериментальных и численных результатов по соотношению продолжительности ламинарных и турбулентных участков. Проведенный в квазистационарном приближении анализ поведения фазовых скоростей отдельных линейных мод позволил качественно объяснить причины появления перемежаемости типа «цикл-хаос».