Мгновенные и осредненные характеристики вязкого потока около прямоугольной каверны

Abstract

Прямое численное моделирование использовано для изучения характеристик вязкого течения внутри и в окрестности двухмерных открытых каверн в зависимости от толщины вытеснения пограничного слоя перед каверной, числа Рейнольдса и соотношения длины и глубины каверны. Результаты показали присутствие устойчивого крупномасштабного циркуляционного течения внутри каверн при небольших числах Рейнольдса (<10000); возникновение периодических колебаний течения вследствие неустойчивости сдвигового слоя в верхней части каверны и интенсификацию течения во всем объеме каверны при увеличении числа Рейнольдса, что существенно влияет на пограничный слой ниже каверны. Подчеркивается качественное отличие мгновенных и осредненных во времени картин течения при Reb > 20000.

Пряме чисельне моделювання використано для вивчення характеристик в'язкого потоку всерединi та в околi двомiрних вiдкритих каверн у залежностi вiд товщини витiснення примежового шару перед каверною, числа Рейнольдса та спiввiдношення довжини та ширини каверни. Результати показали присутнiсть стiйкої великомасштабної циркуляцiйної течiї всерединi каверн при невеликих числах Рейнольдса(<10000); виникнення перiодичних коливань течiї внаслiдок нестiйкостi зсувного шару у верхнiй частинi каверни та iнтенсифiкацiю потоку у всьому об'ємi каверни при збiльшеннi числа Рейнольдса, що iстотно впливає на примежовий шар нижче каверни. Пiдкреслюється якiсна вiдмiннiсть миттєвих та осереднених у часi картин течiї при Reb > 20000.

Direct numerical simulations are used to study the characteristics of viscous flow within two-dimensional open cavities and its influence on the boundary layer downstream, in dependence on the upstream boundary layer momentum thickness, Reynolds number, and the cavity length-to-depth ratio. The results show presence of steady large-scale circulating flow within the cavities at lower Reynolds number (<10000); appearance of periodic oscillations of the flow due to the shear layer instability in the cavity mouth and intensification of flow in the entire cavity at in creasing Reynolds number that essentially influences the boundary layer downstream. The qualitative difference between the instantaneous and averaged in time flow patterns at Reb > 20000 has been emphasized.