DOI: 10.55176/2414-1038-2020-3-97-109
Авторы
Щербаков С.И.
Организация
АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Щербаков С.И. – старший научный сотрудник. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, 1. Тел.: (910) 513-99-40; e-mail:
Аннотация
Анализируются условия и механизмы событий в текущей жидкости, приводящие к видимой неупорядоченности нестационарного течения, известной как турбулентность. Способ анализа — использование разных форм уравнений движения и переноса характеристик, выделение в структуре течения устойчивых образований и описание взаимодействия между ними. Используются нетривиальные результаты предыдущих работ. Анализируется перенос и трансформация возмущений распределенного в течении вихря, условия, при которых внутри сдвигового течения возникают изолированные трубки с винтовым течением. Важным условием является кратковременность возмущений вихря. Получены уравнения, описывающие взаимодействие основного сдвигового течения и вихревой трубки, особенности которого приводят к неустойчивости течения. Показано существование двух механизмов развития турбулентности — автогенерация локальных торможений и неустойчивость растяжения вихревых трубок. Механизм автогенерации — передача кинетической энергии от основного течения кольцевому вихрю с генерацией нового кольцевого вихря. Это основной механизм, обеспечивает продвижение нестабильности по течению, возникает первым при увеличении числа Re. Неустойчивость растяжения приводит к разбиению вихревой трубки на независимые участки, генерации множества кольцевых вихрей, заполняющих пространство и дрейфующих в нем. Коэффициент размножения вихрей в каждом поколении растет с увеличением числа Re и может достигать многих тысяч. Показана роль упорядоченных нестационарных течений в инициации турбулентности.
Ключевые слова
механика жидкости, турбулентность, неупорядоченные течения, растяжение вихревых трубок, локальные торможения, уравнения движения, обратная связь
УДК 532.51
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2020, выпуск 3, 3:11