Периодические и квазипериодические вихревые структуры в потоках жидкости и газа

• Автор: Дроздов, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Жуковский
• Количество страниц: 238 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Периодические вихревые структуры в
модифицированном течении Тейлора
1Л Экспериментальная установка, методы и средства
экспериментальных исследований.
1.2 Математическая модель и метод численного решения задачи.
1.3. Анализ результатов исследований.
1.3.1 Симметричные стационарные вихревые структуры.
1.3.2 Асимметричные стационарные вихревые структуры.
1.4 Анализ бифуркации возникновения асимметричных периодических структур и самоиндуцированного градиента давления
в модифицированном течении Тейлора.
1.5 Применение модифицированного течения Тейлора в
промышленных установках для смешивания, суспензирования и эмульгирования
1.5.1 Основные результаты численных исследований новой концепции смесительного устройства для приготовления суспензий и эмульсий в промышленности.
1.5.2 Конструктивное оформление новой концепции смесительного устройства для приготовления суспензий и эмульсий в промышленности.
Выводы по главе-1.
Глава-2 Квазипериодические вихревые структуры в задаче о конвекции жидкости между горизонтальными плоскостями.

2.1 Постановка задачи.и математическая модель течения. ^
2.2 Стационарные периодические режимы конвекции .
2.3 Стационарные квазипериодические режимы конвекции .
Выводы по главе-2.

Глава-3 Квазипериодическое течение жидкости индуцированное
квазипериодической формой границ двумерного слоя
3.1 Постановка задачи и математическая модель течения.
3.2 Периодическое течение в канале периодической формы.
3.3 Квазипериодическое течение в канале квазипериодической формы.
Выводы по главе-3.
Глава-4 Периодические вихревые структуры на лобовой
поверхности цилиндра, поперечно обтекаемого гиперзвуковым потоком
4.1 Основные экспериментальные сведения о вихревых структурах

при поперечном обтекании цилиндра с большими числами М.
4.2 Основные механизмы вихреобразования.
4.3 Расчетно-теоретический метод поиска и исследования вихревых структур.
4.4 Прямое численное моделирование вихревых структур при поперечном обтекании цилиндра гиперзвуковым потоком.
4.4.1 Краткое описание пакета программ FLUENT.
4.4.2 Результаты расчетов двумерного обтекания цилиндра при

4.4.3 Результаты расчетов трехмерного обтекания цилиндра при

4.4.4 Результаты расчетов обтекания цилиндра при М=12.
Выводы по главе-4.
Заключение
Список использованных источников

Введение.
Вихревое течение - самая распространенная форма движения жидкостей и газов, естественное состояние этого вида сплошной среды. Присутствие устойчивых или метастабильных, стационарных или дрейфующих вихревых образований следует считать характерной чертой любого потока.
Разумеется существуют и безвихревые моды течения, которые изучены достаточно хорошо, так как легче поддаются расчетно-теоретическому исследованию [см. например 1-5]. Но в большинстве практически важных случаев безвихревые моды течения не реализуются по причине неустойчивости, либо просто не могут существовать без специально созданных физических условий или наложенных предположений (например - отсутствие вязкости).
Вихревая тематика, так или иначе, присутствует в работах всех классиков аэрогидромеханики (см., например, [1-8]). Судя по значительному количеству публикаций (см., например, [9-21]), внимание к исследованию вихревых образований в жидкостях, газах и плазме не ослабевает и в настоящее время. Но, несмотря на успехи в решении ряда частных проблем (пограничный слой, отрывные течения, теория устойчивости и бифуркаций отдельных случаев глобальных течений, динамика вихревых структур), многие фундаментальные проблемы аэрогидромеханики еще далеки от полного решения. Сказанное целиком относится и к проблеме возникновения и поддержания вихревых течений в жидкостях и газах. Даже колоссальный прогресс компьютерной техники вместе с очевидными достижениями вычислительной аэрогидромеханики позволяет строго моделировать лишь “бурю в стакане воды”.
Таким образом актуальность выбора вихревых течений в качестве объекта исследований диссертации очевидна.
Как правило, вихревое течение неразрывно связано с вязкостью жидкой или газообразной среды. Наличие вязкости является необходимым условием
На рис.1.4 приведены картины линий тока и распределение модуля скорости Уе1 = -у/(и2 + V2) в плоскости (г,г) для трех вариантов геометрии ротора (таблица 1.1). Расчеты выполнены при Т=84 (Ке= 1051).
в) ротор УК4 Х,=1.
Рис. 1.4 Линии тока и распределение модуля скорости Уе1 = щи2 + V2) в плоскости (г,г), расчет при Т=84 (11е=1051).

а) цилиндрический ротор СШ Х,=0.

б) ротор 1.
1 08Е-01 Уе
0.00Е+00
1 ЗОЕ-
I О.ООЕ+ОО
■ 1 10Е-01 Уе
0.00Е+