Sự hình thành và phát triển của các dòng chảy tổng hợp

Physics of Fluids - Tập 10 Số 9 - Trang 2281-2297 - 1998
Barton L. Smith1, Ari Glezer1
1Woodruff School of Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia 30332-0405

Tóm tắt

Một dòng chảy hỗn loạn gần như phẳng được tổng hợp thông qua sự tương tác của một chuỗi các cặp xoáy đối xoay, được hình thành ở viền của một lỗ thông qua chuyển động định kỳ theo thời gian của một màng linh hoạt trong một buồng kín. Mặc dù dòng chảy được hình thành mà không có sự bơm khối lượng ròng, nhưng xung động thủy động lực của chất lỏng bị bắn ra và do đó, động lượng của dòng chảy tiếp theo là không bằng không. Các cặp xoáy liên tiếp không bị ghép đôi hoặc các tương tác dưới hài khác. Mỗi xoáy trong cặp phát triển sự không ổn định theo chiều dài và cuối cùng trải qua quá trình chuyển tiếp sang trạng thái hỗn loạn, chậm lại, mất đi tính đồng nhất và trở nên không thể phân biệt với dòng chảy chính của dòng chảy. Các quỹ đạo của các cặp xoáy ở một tần số hình thành nhất định có tỷ lệ với chiều dài của slug chất lỏng bị bắn ra bất kể độ lớn của xung động hình thành và, gần mặt phẳng thoát của dòng chảy, tốc độ của chúng giảm một cách đơn điệu với khoảng cách theo dòng chảy trong khi tốc độ trung bình địa phương của dòng chảy tiếp theo tăng lên. Ở vùng xa, dòng chảy tổng hợp tương tự như các dòng chảy 2D thông thường ở chỗ các phân phối theo chiều ngang của tốc độ trung bình theo thời gian và các dao động rms tương ứng dường như hội tụ khi được vẽ trên các tọa độ tương tự thông thường. Tuy nhiên, so với các dòng chảy 2D thông thường, sự giảm theo dòng chảy của tốc độ đường trung bình của dòng chảy tổng hợp có phần cao hơn (∼x−0.58), và sự tăng theo dòng chảy của chiều rộng và lưu lượng thể tích của nó thấp hơn (∼x0.88 và ∼x0.33, tương ứng). Sự khác biệt này so với sự tự tương tự thông thường phù hợp với sự giảm theo dòng chảy trong xung động của dòng chảy do sự chênh lệch áp suất không thuận lợi theo dòng chảy gần lỗ thông của nó.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

1985, Coherence measurements in synthetic turbulent boundary layers, J. Fluid Mech., 160, 421, 10.1017/S0022112085003548

1976, The planar turbulent jet, J. Fluid Mech., 73, 465, 10.1017/S0022112076001468

1990, Velocity field of an axisymmetric pulsed, subsonic air jet, AIAA J., 28, 2043, 10.2514/3.10520

1978, Acoustic streaming, J. Sound Vib., 61, 391, 10.1016/0022-460X(78)90388-7

1926, Uber piezo-elektrische Kristalle bei Hoch-frequenz, Zh. Tekh. Fiz., 7, 585

1953, Acoustic streaming at high Reynolds numbers, J. Acoust. Soc. Am., 25, 928, 10.1121/1.1907220

1966, Double boundary layers in oscillatory viscous flow, J. Fluid Mech., 24, 673, 10.1017/S0022112066000910

1972, Jets induced by oscillatory motion, J. Fluid Mech., 53, 287, 10.1017/S0022112072000163

1995, The flow induced by the torsional oscillations of an elliptic cylinder, J. Fluid Mech., 290, 279, 10.1017/S0022112095002515

1950, Acoustic circulation effects and the nonlinear impedance of orifices, J. Acoust. Soc. Am., 22, 211, 10.1121/1.1906591

1980, Experimental study of acoustic streaming in the vicinity of orifices, Sov. Phys. Acoust., 26, 331

1975, Experimental study of intense acoustic streaming, Sov. Phys. Acoust., 21, 152

1996, A round turbulent jet produced by an oscillating diaphragm, Phys. Fluids, 8, 2484, 10.1063/1.869040

1973, Unsteady turbulent puffs, Adv. Geophys., 18B, 253

1987, Experiments on the trajectory and circulation of the starting vortex, J. Fluid Mech., 183, 185, 10.1017/S0022112087002593

1979, On the formation of vortex rings: rolling-up and production of circulation, Z. Angew. Math. Phys., 30, 101, 10.1007/BF01597484

1988, The formation of vortex rings, Phys. Fluids, 31, 3532, 10.1063/1.866920

1980, Sekundarwirbelbildung bei Ringwirbeln und in Freistrahlen, Z. Flugwiss. Weltraumforsch., 4, 307

1990, An experimental study of a turbulent vortex ring, J. Fluid Mech., 211, 243, 10.1017/S0022112090001562

1986, Streamwise vortex structure in plane mixing layers, J. Fluid Mech., 170, 499, 10.1017/S002211208600099X

1991, Evolution of streamwise vortices and the generation of small-scale motions in a plane mixing layer, J. Fluid Mech., 231, 257, 10.1017/S0022112091003397

1981, On the mixing of a rectangular jet, J. Fluid Mech., 107, 201, 10.1017/S0022112081001730

1978, The development and structure of turbulent plane jets, J. Fluid Mech., 88, 563, 10.1017/S0022112078002281

1965, The structure of a self-preserving turbulent plane jet, J. Fluid Mech., 23, 31, 10.1017/S0022112065001222

1965, Hot-wire measurements in a plane turbulent jet, J. Appl. Mech., 32, 721, 10.1115/1.3627309

1983, Preffered modes and the spreading rates of jets, Phys. Fluids, 26, 2932, 10.1063/1.864058

1991, The momentum flux in turbulent submerged jets, J. Fluid Mech., 229, 453, 10.1017/S0022112091003105

1958, Measurements of the velocity distribution in a plane turbulent jet of air, Appl. Sci. Res., Sect. A, 7, 256, 10.1007/BF03185052

Thông tin
Thông tin xuất bản

Physics of Fluids

Tập 10 Số 9

2281-2297

Thông tin tác giả