Исследование распределения завихренности и спиральности в адвективном потоке с вторичными структурами

Авторы

  • Анна Валерьевна Евграфова Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Галина Владимировна Левина Институт космических исследований РАН
  • Андрей Николаевич Сухановский Институт механики сплошных сред УрО РАН

DOI:

https://doi.org/10.7242/1999-6691/2013.6.4.49

Ключевые слова:

завихренность, спиральность, вторичные течения, конвекция, Fluent

Аннотация

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.

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Библиографические ссылки

Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Об устойчивости плоскопараллельного конвективного движения относительно пространственных возмущений // ПММ. – 1969. – Т. 33, № 5. – С. 855-860.
2. 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. DOI
3. 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. DOI
4. Богатырев Г.П. Возбуждение циклонического вихря или лабораторная модель тропического циклона // Письма в ЖЭТФ. – 1990. – Т. 51, № 11. – С. 557-559.
5. Богатырев Г.П., Попова Э.В. Исследование поля скорости в лабораторной модели тропического циклона // Вестник ПГУ. Физика. – 1994. – № 2. – С. 141-150.
6. Богатырев Г.П., Смородин Б.Л. Физическая модель вращения тропического циклона // Письма в ЖЭТФ. – 1996. – Т. 63, № 1. – С. 25-28.
7. Богатырев Г.П. Лабораторная модель тропического циклона. – Пермь: Издатель Богатырев П.Г., 2009. – 96 с.
8. 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. DOI
9. 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. DOI
10. 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.
11. Березин Ю.А., Жуков В.П. О влиянии вращения на конвективную устойчивость крупномасштабных возмущений в турбулентной жидкости // МЖГ. – 1989. – № 4. – С. 3-9.
12. Степанов Р.А., Фрик П.Г., Шестаков А.В. О спектральных свойствах спиральной турбулентности // МЖГ. – 2009. – № 5. – С. 33-44.
13. 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. DOI
14. Левина Г.В., Монтгомери М.Т. О первом исследовании спиральной природы тропического циклогенеза // ДАН. – 2010. – Т. 434, № 3. – С. 401-406.
15. Levina G.V., Montgomery M.T. Helical scenario of tropical cyclone genesis and intensification // J. Phys.: Conf. Ser. – 2011. – V. 318. – 072012. DOI
16. 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).
17. 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.
18. 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. DOI
19. Raffel M., Willert C., Kompenhans J. Particle Image Velocimetry. A Practical Guide. – Berlin: Springer, 1998. – 253 p.
20. Сухановский А.Н. Формирование дифференциального вращения в цилиндрическом слое жидкости // Вычисл. мех. сплош. сред. – 2010. – Т. 3, № 2. – С. 103-115. DOI
21. Sukhanovsky A.N. Formation of differential rotation in a cylindrical fluid layer // Fluid Dyn. – 2011. – V. 46, N. 1. – P. 158-168. DOI
22. 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. DOI
23. 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. DOI
24. 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. DOI

Загрузки

Опубликован

2013-12-29

Выпуск

Раздел

Статьи

Как цитировать

Евграфова, А. В., Левина, Г. В., & Сухановский, А. Н. (2013). Исследование распределения завихренности и спиральности в адвективном потоке с вторичными структурами. Вычислительная механика сплошных сред, 6(4), 451-459. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2013.6.4.49