ДЕЯКІ ОСОБЛИВОСТІ ВТРАТИ СТІЙКОСТІ ЛАМІНАРНОЮ ТЕЧІЄЮ В ТРУБІ

Voropaiev, G. A., Baskova, O. O. (2021). SOME FEATURES OF A LAMINAR FLOW STABILITY LOSS IN A PIPE. Journal of Numerical and Applied Mathematics(1), 59–65. https://doi.org/10.17721/2706-9699.2021.1.07

Незважаючи на видиму простоту усталеного потоку в трубі постійного радіусу, питання про причину та процес переходу залишається дискусійним. Тим більше, що необхідна умова втрати стабільності параболічного профілю не виконується, а лінійна теорія гідродинамічної стійкості для осесиметричного потоку Пуазейля не дає зростаючих осесиметричних власних рішень для будь-яких чисел Рейнольдса, оскільки у лінеаризованих рівняннях збереження імпульсу члени, що характеризують взаємодію збурень з початковим профілем швидкості, випадають. У доповіді представлені результати дослідження етапів втрати конвективної стійкості потоку на початковій ділянці труби в залежності від змінних параметрів, отримані на основі чисельного рішення тривимірної системи нестаціонарних рівнянь Нав'є-Стокса та рівняння переносу енергії. Змінними параметрами в цьому дослідженні були: число Рейнольдса, величина та градієнт динамічного коефіцієнта в'язкості, що виникає в неізотермічних потоках. Наведено аналогію виникаючих вторинних осесиметричних великомасштабних тороїдальних вихрових структур у пристінній області до хвиль Толміна-Шліхтінга в області переходу ламінарного примежового шару на пластині. Проаналізовано подальшу втрату осесиметрії та стійкості цих тороподібних вихрових структур, що призводить до утворення за течією досить регулярних поздовжніх вихрових структур, нелінійна взаємодія яких призводить до хаотизації потоку. Довжини цих ділянок визначаються залежно від числа Рейнольдса, величини та знака градієнта динамічного коефіцієнта в'язкості.