НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ТЕЧЕНИЯ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ С ПОДАТЛИВЫМИ СТЕНКАМИ КОНЕЧНОЙ ТОЛЩИНЫ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Построена и исследована модель устойчивости течения вязкой несжимаемой жидкости в канале с толстыми податливыми стенками в предположении малости возмущений. Полученная задача на собственные значения решается численно при помощи метода коллокаций. Проводятся расчеты для ряда вязкоупругих материалов. Получены новые результаты о влиянии толщин стенок и характерной скорости потока на устойчивость течения. Сделана оценка влияния вязкоупругих свойств материалов стенок на подавление неустойчивости Толлмина–Шлихтинга.

Об авторах

А. В Бойко

Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН

Новосибирск, Россия

Е. С Голуб

Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН; Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН

Email: e.golub@g.nsu.ru
Новосибирск, Россия; Новосибирск, Россия

А. П Чупахин

Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН

Новосибирск, Россия

Список литературы

  1. Kramer M.O. Boundary layer stabilization by distributed damping // JAS. 1957. V. 24. P. 459–460.
  2. Xia Q.J., Huang W.X., Xu C.X. Direct numerical simulation of a turbulent boundary layer over an anisotropic compliant wall // Acta. Mech. Sin. 2019. V. 35. P. 384–400. https://doi.org/10.1007/s10409-018-0820-x
  3. Musleh A.A., Frendi A. On the effects of a flexible structure on boundary layer stability and transition // J. Fluids Eng. 2011. V. 133. No. 7. https://doi.org/10.1115/1.4004490
  4. Avila M., Barkley D., Hof B. Transition to turbulence in pipe flow // Annu. Rev. Fluid Mech. 2023. V. 55. No. 1. P. 575–602. https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-120720-025957
  5. Веденеев В.В. Одномодовый флаттер пластины с учетом пограничного слоя // Изв. РАН. МЖГ. 2012. № 3. С. 147–160.
  6. Kumaran V. Stability and the transition to turbulence in the flow through conduits with compliant walls // J. Fluid Mech. 2021. V. 924. P1. https://doi.org/10.1017/jfm.2021.602
  7. Carpenter P.W., Gajjar J.S.B. A general theory for two-and three-dimensional wall-mode instabilities in boundary layers over isotropic and anisotropic compliant walls // Theoret. Comput. Fluid Dyn. 1990. V. 1. No. 6. P. 349–378. https://doi.org/10.1007/bf00271796
  8. Gad-el-Hak M. Compliant coatings: a decade of progress // Appl. Mech. Rev. 1996. V. 49. No. 10S. https://doi.org/10.1115/1.3101966
  9. Squires T.M., Quake S.R. Microfluidics: Fluid physics at the nanoliter scale // Rev. Mod. Phys. 2005. V. 77. No. 3. P. 977–1026. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.77.977
  10. Eggert M.D., Kumar S. Observations of instability, hysteresis, and oscillation in low-Reynolds-number flow past polymer gels // J. Colloid Interface Sci. 2004. V. 278. No. 1. P. 234–242. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2004.05.043
  11. Mehdari A., Agouzoul M. and Hasnaoui M. Analytical Modeling For Newtonian Fluid Flow through an Elastic Tube // JMEA. 2018. V. 8. No. 1. P. 25–29. https://doi.org/10.29354/diag/81237.
  12. Benjamin T.B. The threefold classification of unstable disturbances in flexible surfaces bounding inviscid flows // J. Fluid Mech. 1963. V. 16. No. 3. P. 436–450. https://doi.org/10.1017/S0022112063000884
  13. Landahl M.T. On the stability of a laminar incompressible boundary layer over a flexible surface // J. Fluid Mech. 1962. V. 13. No. 4. P. 609–632.
  14. Patne R., Shankar V. Stability of flow through deformable channels and tubes: implications of consistent formulation // J. Fluid Mech. 2019. V. 860. P. 837–885. https://doi.org/10.1017/jfm.2018.908
  15. Heil M., Hazel A.L. Fluid-structure interaction in internal physiological flows // Annu. Rev. Fluid Mech. 2011. V. 43. No. 1. P. 141–162. https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-122109-160703
  16. Pedley T.J., Pihler-Puzovic D. Flow and oscillations in collapsible tubes: Physiological applications and lowdimensional models // Sadhana. 2015. V. 40. № 3. P. 891–909. https://doi.org/10.1007/s12046-015-0363-9.
  17. Grotberg J.B., Jensen O.E. Biofluid mechanics in flexible tubes // Annu. Rev. Fluid Mech. 2004. V. 36. No. 1. P. 121–147. https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.36.050802.121918
  18. Бойко А.В. О моделировании устойчивости течений жидкости в податливых трубах применительно к задачам гемодинамики // Вестн. Новосиб. гос. ун-та. Сер. Физика. 2015. Т. 10. № 4. С. 29–42.
  19. Ганиев Р.Ф., Украинский Л.Е., Устенко И.Г. О стабилизации малых возмущений течения Пуазейля в канале с упругими стенками // Изв. АН СССР. МЖГ. 1988. № 3. С. 67–72.
  20. Бойко А.В., Кулик В.М. Устойчивость пограничного слоя плоской пластины над монолитными вязкоупругими покрытиями // Докл. РАН. 2012. Т. 445. № 3. С. 283–285.
  21. Даржаин А.Э., Бойко А.В., Кулик В.М., Чупахин А.П. Анализ устойчивости пограничного слоя плоской пластины над двухслойным податливым покрытием конечной толщины // ПМТФ. 2019. Т. 60, № 4. С. 35–46.
  22. Stewart P.S., Waters S.L., Jensen O.E. Local and global instabilities of flow in a flexible-walled channel // Eur. J. Mech. B-Fluids. 2009. V. 28. № 4. P. 541–557. https://doi.org/10.1016/j.euromechflu.2009.03.002
  23. Stewart P.S., Waters S.L., Jensen O.E. Local instabilities of flow in a flexible channel: Asymmetric flutter driven by a weak critical layer // Phys. Fluids. 2010. V. 22. № 3. https://doi.org/10.1063/1.3337824
  24. Boiko A.V., Demyanko K.V. On numerical stability analysis of fluid flows in compliant pipes of elliptic cross-section // J. Fluids. Struct. 2022. V. 108. P. 103414. https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2021.103414
  25. Lebbal S., Alizard F., Pier B. Revisiting the linear instabilities of plane channel flow between compliant walls // Phys. Rev. Fluids. 2022. V. 7. No. 2. P. 023903. https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.7.023903
  26. Бойко А.В., Грек Г.Р., Довгаль А.В., Козлов В.В. Физические механизмы перехода к турбулентности в открытых течениях. М.: Ижевск: НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, Институт компьютерных исследований, 2006. 304с.
  27. Weideman J.A.C., Reddy S.C. A MATLAB Differentiation Matrix Suite // ACM Trans. Math. Softw. 2000. V. 26. No. 4. P. 465–519. https://doi.org/10.1145/365723.365727
  28. Yeo K.S. The stability of boundary-layer flow over single- and multi-layer viscoelastic walls // J. Fluid Mech. 1988. V. 196. P. 359–408. https://doi.org/10.1017/S0022112088002745

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025