By this author

The Mutual Influence of the Turbulence Coefficient and Reynolds Number on the Formation of a Turbulent Process: 1. The Randomness Coefficient

Issue number 9 from 01.09.2023

Уравнения многомоментной гидродинамики, дополненные стохастическими составляющими, используются для изучения хаотического искажения регулярного течения в следе за сферой. Исследуется взаимное влияние на этот процесс числа Рейнольдса и интенсивности малых неупорядоченных возмущений в набегающем потоке, характеризуемой коэффициентом турбулентности. Расчеты показали, что турбулентная картина течения образуется за счет непомерного роста неупорядоченных возмущений в неустойчивой зоне закручивания в ближнем следе за сферой. Переход от ламинарного движения к турбулентному обладает значительной протяженностью на шкале числа Рейнольдса. Коэффициент турбулентности является ключевым фактором, влияющим на формирование турбулентной картины течения. Низкие значения коэффициента турбулентности способны заблокировать возникновение турбулентности даже при сколь угодно высоких значениях числа Рейнольдса. Напротив, высокие значения коэффициента турбулентности способны инициировать турбулентность даже при невысоких значениях числа Рейнольдса. Интерпретация степени развития турбулентности проводится в терминах коэффициентов хаотичности, зависящих от числа Рейнольдса и коэффициента турбулентности. Ранее сформулированное представление о природе турбулентности нашло свое подтверждение. Регулярная составляющая турбулентности образуется в результате неустойчивого движения когерентных структур. Непомерно разрастающиеся неупорядоченные возмущения образуют хаотическую составляющую турбулентности.

48 0

The Effect of the Turbulence Coefficient on the Formation of a Turbulent Process: 2. Existing Scenarios for the Occurrence and Development of Turbulence

Issue number 12 from 01.12.2023

Представлены некоторые характерные особенности трех сценариев возникновения и развития турбулентности: сценария Ландау–Хопфа, сценария перехода к турбулентности на странном аттракторе и сценария, которому следуют решения уравнений многомоментной гидродинамики, дополненные стохастическими составляющими. Анализ представленных характерных особенностей позволил сделать заключение о возможности использования этих сценариев для интерпретации турбулентности. Показано, что только третий сценарий удовлетворительно интерпретирует данные эксперимента. Сценарий Ландау–Хопфа ведет потерявшую устойчивость систему в некорректном направлении. Сценарий перехода к турбулентности на странном аттракторе корректно воспроизводит только начальную стадию эволюции жидкого слоя в эксперименте Бенара, а именно теплопередачу в покоящемся слое и конвективные валы. Анализ поведения решений модели Лоренца не оставляет надежд на способность этого сценария к интерпретации турбулентности.

55 0

Accumulation of disordered perturbations of density, velocity and pressure in an unstable system

Issue number 9 from 12.09.2024

Проведено численное исследование поведения неупорядоченных возмущений плотности, скорости и давления в задаче обтекания покоящейся твердой сферы. Для исследования привлечены регулярные уравнения многомоментной гидродинамики, дополненные стохастическими составляющими. Статистические свойства стохастических составляющих отождествлены со статистическими свойствами неупорядоченных возмущений, возникающих в набегающем потоке за счет внешнего воздействия. Обнаружено, что потеря устойчивости сопровождается накоплением неупорядоченных возмущений плотности, скорости и давления в следе за сферой. Показано, что высокие значения коэффициента турбулентности обеспечивают значительное накопление неупорядоченных возмущений, которое приводит к сильному искажению ламинарной картины течения. Обнаружено, что высокие значения коэффициентов пульсаций давления и плотности обеспечивают столь же значительное накопление неупорядоченных возмущений давления и плотности.

57 0

The effect of disordered perturbations on the entropy of an unstable system

Issue number 9 from 12.09.2024

Проведена оценка вклада неупорядоченных возмущений плотности, скорости и давления в парную энтропию неустойчивой системы, задающую направление ее эволюции. Неупорядоченные возмущения, возникающие в набегающем потоке посредством внешнего воздействия, рассчитаны путем численного интегрирования регулярных уравнений многомоментной гидродинамики, дополненных стохастическими составляющими. Расчет искажения парной энтропии системы за счет неупорядоченных возмущений выполнен в задаче обтекания покоящейся твердой сферы. Установлено, что неупорядоченные возмущения плотности, скорости и давления не оказывают какого-либо заметного влияния на параметры вихревой дорожки в следе за сферой.

57 0

Equations of multimoment hydrodynamics in problem on flow around a sphere. 1. Construction of asymmetric distributions of hydrodynamic values

Issue number 6 from 16.06.2025

Уравнения многомоментной гидродинамики привлечены для интерпретации течений за сферой, не обладающих осевой симметрией. Уравнения многомоментной гидродинамики следуют из уравнений для парных функций распределения. Вывод уравнений не содержит приближений, подобных гипотезе Больцмана. В соответствии с общим подходом парная функция представляется в виде бесконечного ряда произведений траекторных инвариантов с неизвестными коэффициентами. В этом ряду сохраняется конечное число членов, позволяющих построить асимметричные распределения гидродинамических величин. Представлены аналитические выражения для главных гидродинамических величин. Решения нелинейных дифференциальных уравнений для неизвестных коэффициентов позволят проследить за эволюцией наблюдаемых асимметричных течений, завершающейся ярко выраженной турбулентностью.

48 0

Equations of multimoment hydrodynamics in problem on flow around a sphere. 2. The basic asymmetric solution

Issue number 6 from 16.06.2025

Уравнения многомоментной гидродинамики привлечены для интерпретации течений за сферой, не обладающих осевой симметрией. В соответствии с общим подходом к решению этих уравнений проведен вывод системы нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка для неизвестных коэффициентов. Численное интегрирование выведенных уравнений показывает, что высокое значение коэффициента турбулентности обеспечивает переход от основного осесимметричного решения к основному слабо асимметричному решению. Обнаружено, что асимметричное решение не обладает устойчивостью. Неустойчивость асимметричного решения создает перспективы для интерпретации наблюдаемой эволюции слабо асимметричного течения. Появляется возможность воспроизведения вихревого испускания, наблюдаемого при умеренно высоких значениях числа Re. Возникают перспективы для интерпретации турбулентности, развивающейся при дальнейшем повышении числа Re.

50 0