АБСОЛЮТНАЯ И ГЛОБАЛЬНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ СТРУЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ

22 Апреля 2025

Авторы: Веденеев В.В., Гареев Л.Р., Зайко Ю.С., Никитин Н.В., Трифонов В.В., Экстер Н.М. (НИИ механики МГУ)

Тезисы доклада "АБСОЛЮТНАЯ И ГЛОБАЛЬНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ СТРУЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ" 

Считается, что струйные течения, неустойчивые из-за наличия точки перегиба профиля скорости, имеют конвективный характер неустойчивости. Однако, в [1] показано, что характер неустойчивости может сменяться на абсолютный, если скорость в точке перегиба достаточно мала, или сдвиговой слой достаточно узок. Известно [2, 3], что абсолютная неустойчивость локальных профилей скорости может приводить к глобальной неустойчивости течения, эволюционирующего в пространстве, что может быть использовано для ускорения перехода к турбулентности и увеличения уровня турбулентных пульсаций, востребованных во множестве приложений.

В данной работе рассчитывается пространственная эволюция профилей скорости струи, имеющих в начальном сечении абсолютный характер неустойчивости. Реализован алгоритм определения расстояния, на котором локальный характер неустойчивости сменяется на конвективный. Аналитически получена связь между характеристиками локальной абсолютной неустойчивости и глобальной неустойчивостью струи, эволюционирующей в пространстве [4]. Продемонстрирован входной профиль скорости, при котором имеет место глобальная неустойчивость.

Полученные аналитические результаты подтверждены прямым численным моделированием развития возмущений в струе. Обсуждаются результаты экспериментов по развитию возмущений в плоских затопленных струях воздуха.

1. Vedeneev V., Nikitin N. Absolute instability of plane incompressible jets// J. Fluid Mech. 2023. V. 962. A4.

2. Le Dizes S., Huerre P., Chomaz J.M., Monkewitz P.A. Linear global modes in spatially developing media// Phil. Trans. R. Soc. London A. 1996. V. 354. No 1705. P. 169–212.

3. Couairon A., Chomaz J.-M. Fully nonlinear global modes in slowly varying flows// Phys. Fluids. 1999. V. 11. No 12. P. 3688–3703.

4. Веденеев В.В., Гареев Л.Р., Зайко Ю.С., Экстер Н.М. Абсолютная и глобальная неустойчивость плоских затопленных струй// Изв. РАН. МЖГ. 2024. № 4. С. 3–17.

Критические Re перехода от абсолютной к конвективной неустойчивости в зависимости от параметров начального профиля скорости (а). Эволюция профиля скорости вниз по потоку и положение точки перегиба (б). Длина зоны абсолютной неустойчивости в зависимости от параметров входного профиля (в).