Исследование распределения завихренности и спиральности в адвективном потоке с вторичными структурами
Автор: Евграфова Анна Валерьевна, Левина Галина Владимировна, Сухановский Андрей Николаевич
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 4 т.6, 2013 года.
Бесплатный доступ
Численно и экспериментально исследовано распределение завихренности и спиральности в неподвижном цилиндрическом слое жидкости с локализованным нагревом в центральной части. Локализованный нагрев приводит к появлению крупномасштабного течения в виде тороидальной конвективной ячейки. В области нагрева происходит формирование мелкомасштабных вторичных течений и всплывающих локализованных струй. Основной целью работы было изучение структуры полей спиральности и завихренности при взаимодействии сдвигового течения с вертикальными струями. Детально рассмотрены формирование и эволюция вихревых структур в пограничном слое адвективного течения. Показано, что взаимодействие вертикальных конвективных струй с адвективным течением не приводит к появлению существенно отличных от нуля средних значений спиральности и вертикальной компоненты завихренности.
Завихренность, спиральность, вторичные течения, конвекция
Короткий адрес: https://sciup.org/14320696
IDR: 14320696 | DOI: 10.7242/1999-6691/2013.6.4.49
Список литературы Исследование распределения завихренности и спиральности в адвективном потоке с вторичными структурами
- Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Об устойчивости плоскопараллельного конвективного движения относительно пространственных возмущений//ПММ. -1969. -Т. 33, № 5. -С. 855-860.
- Sukhanovsky A., Batalov V., Teymurazov A., Frick P. Horizontal rolls in convective flow above a partially heated surface//Eur. Phys. J. B. -2012. -V. 85, N. 1. -Р. 1-12.
- Montgomery M.T., Nicholls M.E., Cram T.A., Saunders A.B. A vortical hot tower route to tropical cyclogenesis//J. Atmos. Sci. -2006. -V. 63. -P. 355-386.
- Богатырев Г.П. Возбуждение циклонического вихря или лабораторная модель тропического циклона//Письма в ЖЭТФ. -1990. -Т. 51, № 11. -С. 557-559.
- Богатырев Г.П., Попова Э.В. Исследование поля скорости в лабораторной модели тропического циклона//Вестник ПГУ. Физика. -1994. -№ 2. -С. 141-150.
- Богатырев Г.П., Смородин Б.Л. Физическая модель вращения тропического циклона//Письма в ЖЭТФ. -1996. -Т. 63, № 1. -С. 25-28.
- Богатырев Г.П. Лабораторная модель тропического циклона. -Пермь: Издатель Богатырев П.Г., 2009. -96 с.
- Navarro M.C., Herrero H. Vortex generation by a convective instability in a cylindrical annulus non-homogeneously heated//Physica D. -2011. -V. 240, N. 14-15. -P. 1181-1188.
- Navarro M.C., Herrero H. Vortices in a cylindrical annulus nonhomogeneously heated: Effect of localized heating on their stability and intensity//Phys. Rev. E. -2011. -V. 84, N. 3. -037301.
- Моисеев С.С., Сагдеев Р.З., Тур А.В. и др. Теория возникновения крупномасштабных структур в гидродинамической турбулентности//ЖЭТФ. -1983. -Т. 85, № 6. -С. 1979-1987.
- Березин Ю.А., Жуков В.П. О влиянии вращения на конвективную устойчивость крупномасштабных возмущений в турбулентной жидкости//МЖГ. -1989. -№ 4. -С. 3-9.
- Степанов Р.А., Фрик П.Г., Шестаков А.В. О спектральных свойствах спиральной турбулентности//МЖГ. -2009. -№ 5. -С. 33-44.
- Шестаков А.В., Степанов Р.А., Фрик П.Г. Влияние вращения на каскадные процессы в спиральной турбулентности//Вычисл. мех. сплош. сред. -2012. -T. 5, № 2. -C. 193-198.
- Левина Г.В., Монтгомери М.Т. О первом исследовании спиральной природы тропического циклогенеза//ДАН. -2010. -Т. 434, № 3. -С. 401-406.
- Levina G.V., Montgomery M.T. Helical scenario of tropical cyclone genesis and intensification//J. Phys.: Conf. Ser. -2011. -V. 318. -072012.
- Levina G.V. Helical organization of tropical cyclones//Preprint NI13001-TOD. -Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences. -UK, Cambridge, 2013. -47 p. (URL: http://www.newton.ac.uk/preprints/NI13001.pdf).
- Eidelman A., Elperin T., Gluzman I., Golbraikh E. Helicity of turbulent flow with coherent structures in Rayleigh-Bénard convective cell//Abstracts of European Turbulence Conference 14, Lyon, France, 1-4 September, 2013.
- Batalov V., Sukhanovsky A., Frick P. Laboratory study of differential rotation in a convective rotating layer//Geophys. Astro. Fluid. -2010. -V. 104, N. 4. -P. 349-368.
- Raffel M., Willert C., Kompenhans J. Particle Image Velocimetry. A Practical Guide. -Berlin: Springer, 1998. -253 p.
- Сухановский А.Н. Формирование дифференциального вращения в цилиндрическом слое жидкости//Вычисл. мех. сплош. сред. -2010. -Т. 3, № 2. -С. 103-115.
- Sukhanovsky A.N. Formation of differential rotation in a cylindrical fluid layer//Fluid Dyn. -2011. -V. 46, N. 1. -P. 158-168.
- Большухин М.А., Васильев А.Ю., Будников А.В. и др. Об экспериментальных тестах (бенчмарках) для программных пакетов, обеспечивающих расчет теплообменников в атомной энергетике//Вычисл. мех. сплош. сред. -2012. -Т. 5, № 4. -С. 469-480.
- Elsinga G.E., Scarano F., Wieneke B., van Oudheusden B.W. Tomographic particle image velocimetry//Experiments in Fluids. -2006. -V. 41, N. 6. -P. 933-947.
- Bilsky A.V., Lozhkin V.A., Markovich D.M., Tokarev M.P. A maximum entropy reconstruction technique for tomographic particle image velocimetry//Meas. Sci. Technol. -2013. -V. 24, N. 4. -045301.
