Формирование особенности в несжимаемом пограничном слое на движущейся вверх по потоку стенке при заданном внешнем давлении

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Рассматривается двумерное ламинарное обтекание плоской пластины вязкой несжимаемой жидкостью при больших числах Рейнольдса. В рамках асимптотической теории исследуется влияние тела, сносимого вниз по потоку с малой скоростью относительно пластины, на пограничный слой Блазиуса. Исследуется случай, в котором внешнее малое тело, моделируемое потенциальным диполем, движется вниз по потоку с постоянной скоростью. Эта классическая задача формально нестационарна, однако в результате перехода в подвижную систему координат, связанную с диполем, она описывается стационарными решениями уравнений пограничного слоя на движущейся вверх по потоку стенке. Найденные численно решения этой задачи содержат закрытые и открытые висячие отрывные зоны в поле течения. В работе рассчитаны нелинейные режимы влияния диполя на пограничный слой с противотоками и обнаружено, что по мере возрастания интенсивности диполя растет и заданное им давление, действующее на пограничный слой, что вызывает по достижении некоторой критической интенсивности диполя особенность внутри поля течения. Изучена асимптотика решения задачи вблизи уединенной особой точки поля течения и найдено, что вертикальная составляющая скорости обращается в ней в бесконечность, вязкое напряжение в нуль, а при бо́льших интенсивностях диполя решение задачи не существует. Библ. 16. Фиг. 6.

Об авторах

С. И. Безродных

ФИЦ ИУ РАН

Email: sbezrodnykh@mail.ru
Россия, 119333, Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2

В. Б. Заметаев

ФИЦ ИУ РАН

Email: zametaev.vb@mipt.ru
Россия, 119333, Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2

Тэ Ха Чжун

МФТИ

Автор, ответственный за переписку.
Email: zametaev.vb@mipt.ru
Россия, 141701, М.о., Долгопрудный, Институтский пер., 9

Список литературы

  1. Сычев В.В., Рубан А.И., Сычев Вик.В., Королев Г.Л. Асимптотическая теория отрывных течений. Под ред. Сычева В.В. М.: Наука. Гл. ред. Физ. Мат. литер., 1987.
  2. Moore F.K. On the separation of the unsteady laminar boundary-layer. In Boundary Layer Research (ed. H. Görtler). Springer, 1958. P. 296–311.
  3. Rott N. Unsteady viscous flow in the vicinity of a stagnation point // Q. Appl. Math. 1956. V. 13. № 4. P. 444–451.
  4. Sears W.R. Some recent developments in airfoil theory // J. Aeronaut. Sci. 1956. V. 23. № 5. P. 490–499.
  5. Timoshin S. Concerning marginal singularities in the boundary-layer flow on a downstream-moving surface // J. Fluid Mech. 1996. V. 308. P. 171–194.
  6. Ruban A.I., Araki D., Yapalparvi R., Gajjar J.S.B. On unsteady boundary-layer separation in supersonic flow. Part 1. Upstream moving separation point // J. Fluid Mech. 2011. V. 678. P. 124–155.
  7. Жук В.И. О локальных рециркуляционных зонах в сверхзвуковом пограничном слое на движущейся поверхности // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 1982. Т. 22. № 5. С. 249–255.
  8. Yapalparvi R., Van Dommelen L. Numerical solution of unsteady boundary-layer separation in supersonic flow: Upstream moving wall // J. Fluid Mech. 2012. V. 706. P. 413–430.
  9. Ruban A.I., Djehizian A., Kirsten J., Kravtsova M.A. On quasi-steady boundary-layer separation in supersonic flow. Part 2. Downstream moving separation point // J. Fluid Mech. 2020. V. 900. A9-1–A9-32.
  10. Timoshin S.N., Thapa P. On-wall and interior separation in a two-fluid boundary layer // J. Engineer. Math. 2019. V. 199. P. 1–21.
  11. Egorov I.V., Ilukhin I.M., Neiland V.Ya. Numerical modeling of the interaction between shock wave and boundary layer past moving surface // Fluid Dyn. 2020. V. 55. P. 110–117.
  12. Gaifullin A.M., Zubtsov A.V. Asymptotic structure of unsteady flow over a semi-infinite plate with a moving surface // Fluid Dyn. 2013. V. 48. P. 77–88.
  13. Чжун Т.Х., Безродных С.И., Заметаев В.Б. Несжимаемый пограничный слой с противотоками при заданном градиенте давления // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2022. Т. 62. № 6. С. 1007–1015.
  14. Сычев Вик.В. О ламинарном отрыве на медленно движущейся вверх по потоку поверхности // Ученые записки ЦАГИ. 2016. Т. 47. Вып. 3. С. 1–26.
  15. Kravtsova M.A., Zametaev V.B., Ruban A.I. An effective numerical method for solving viscous-inviscid interaction problems // Philosophic. Transact. 2005. V. 363. № 1830. P. 1157–1167.
  16. Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по срециальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами. М.: Наука. Физматлит, 1979.

Дополнительные файлы


© С.И. Безродных, В.Б. Заметаев, Тэ Ха Чжун, 2023