Численное моделирование вязкого течения над поверхностью с углублением

Abstract

Исследовано течение вязкой несжимаемой жидкости в окрестности полуцилиндрической каверны на плоской поверхности на основании численного решения нестационарных уравнений Навье-Стокса. Изучена структура течения внутри каверны и ее влияние на характеристики потока над пластиной. Показано существование разных режимов течения (стационарного и квазипериодического) в зависимости от числа Рейнольдса. Исследованы спектральные характеристики колебаний при нестационарном поведении течения. Показана связь безразмерных частот с частотой неустойчивости сдвигового слоя вдоль ширины каверны на первом этапе нестационарного режима обтекания, и появление и развитие колебаний c более низкими частотами при дальнейшем увеличении числа Рейнольдса.

Дослiджено течiю в'язкої нестисливої рiдини в околi напiвцилiндричної каверни на плоскiй поверхнi на основi чисельного розв`язку нестацiонарних рiвнянь Нав`є-Стокса. Вивчено структуру течiї всерединi каверни та її вплив на характеристики потоку над пластиною. Показано iснування рiзних режимiв течiї (стацiонарного та квазiперiодичного) в залежностi вiд числа Рейнольда. Дослiджено спектральнi характеристики коливань при нестацiонарнiй поведiнцi течiї. Показано зв`язок безрозмiрних частот з частотою нестiйкостi зсувного шару вздовж ширини каверни на першому етапi нестацiонарного режиму обтiкання, i появу i розвиток коливань з бiльш низькими частотами при подальшому збiльшеннi числа Рейнольда.

The flow of viscous incompressible liquid past a semicircular cavity in a flat surface has been investigated, on the basis of numerical solution to unstable Navier-Stokes equations. The structure of flow inside the cavity and its influence on the characteristics of flow over the surface has been analyzed. There exist different regimes of flow (stable and quasiperiodic) in dependence on the Reynolds number. Spectrum characteristics of oscillations at unstable behavior of flow have been investigated. A correlation of nondimensionalized frequencies with the frequency of instability of the shear layer along cavity mouth has been revealed, at the initial stage of unstable regime, as well as appearance and development of oscillations with lower frequencies, at increased Reynolds number.