强加在通道流中的 3D Tollmien-Schlichting 波(物理是否正确?等)

计算科学 流体动力学 计算物理学 纳维斯托克斯 奇异扰动
2021-12-08 02:10:20

因此,我试图通过研究泊肃叶流中的湍流过渡,对二阶代码不可压缩 Navier Stokes 方程进行一些进一步的测试。具体来说,我有兴趣通过在 Poiseuille 流中建模 3D TS 波来查看代码是否节能。请注意,我已经测试了二维非粘性泰勒涡旋的代码并且代码成立。现在,我通过 Orr-Sommerfeld/Squire 方程计算了扰动速度,得到了以下泊肃叶流的本征谱和相应的本征函数(速度/壁法向涡量):

U10=1y2,1y1

使用基于中心线速度和通道半高的雷诺数

Recl=Umax(h/2)ν=5000

从这里开始,驱动压力梯度就是:

Π1=2Re

对于线性扰动,我选择流向和展向波数α=1.12,β=2.1, 分别。对于特征向量,选择了最不稳定的模式(Real(Lambda) 最接近于零的模式)。所有结果如下:

特征谱

<span class= 的特征向量λ0.070.36i">

我已经将速度/涡度扰动强加到我的代码中,但没有成功(意味着没有获得过渡),所以很明显有些事情我不太正确。现在,我的问题是:

  1. Orr-Sommerfeld 建模:我获得的结果(即扰动速度/涡度)是否合理?这些是正确的吗?
  2. 求解时间过渡建模的方程:在我看来,研究时空过渡时要求解的方程是扰动速度的不可压缩 Navier-Stokes 方程(INSE),即:

    ui,t+ujui,j+ujUi,j0+Uj0ui,j=p,i+1Reui,kk+Πi

    这是由瞬时场分裂成基场和扰动场的结果,ϕi~=ϕi0+ϕi在 INS 中,然后减去基流的 INSE。现在我的问题是:前面的等式正确吗?我对压力梯度有疑问Πi. 第二:这些是我应该为模拟时间转换而求解的方程吗?或者,我应该只使用经典的 INSE 来处理泊肃叶流和叠加波动吗?

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