Читать онлайн «Когерентные структуры в турбулентном пограничном слое»

Ю. И. Хлопков B. А. Жаров C. Л. Горелов КОГЕРЕНТНЫЕ СТРУКТУРЫ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ Москва 2002 Ю. И. Хлопков, В. А. Жаров, С. Л. Горелов Когерентные структуры в турбулентном пограничном слое Москва 2002 УДК 532. 529 Х58 Хлопков Ю. И. , Жаров В. А. , Горелов С. Л. Х58 Когерентные структуры в турбулентном пограничном слое. - М: МФТИ, 2002. -267 с. ISBN 5-7417-192-2 Излагаются основы ламинарного и турбулентного пограничных слоев. Дан критический анализ зарубежных экспериментальных работ, посвященных исследованию физики широкого круга процессов, протекающих в турбулентном пограничном слое. Особое внимание уделено когерентной составляющей поля завихренности. Приводятся оригинальные результаты, полученные авторами. Рассмотрены вопросы детектирования искусственного воспроизведения ряда элементарных событий, наблюдаемых в процессах генерации завихренности в турбулентном пограничном слое на плоской пластине в несжимаемой жидкости. Некоторые явления интерпретированы с точки зрения теории динамических систем. Книга предназначена для широкого круга читателей (студентов, аспирантов и преподавателей), интересующихся современными проблемами описания турбулентных течений. УДК 532. 529 © Московский физико-технический институт (государственный университет), 2002 ISBN 5-7417-192-2 © Хлопков Ю. А. , Жаров В. А. , Горелов С. Л. , 2002 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 6 Часть I. Организованное движение в турбулентном течении 12 1. 1. Общие принципы 12 1. 2. Организованное движение в турбулентном пограничном слое 16 1. 2. 1. Введение 16 1. 2. 2. Методы исследования 18 1. 2. 3. Исследование пристеночной области 20 1. 2. 4. Исследование внешней области 26 1. 2. 5. Другие типы пристеночных течений 31 1. 2. 6. Итоги исследования структуры течения 36 1. 2. 7. Обсуждение результатов 41 1. 3. Диаграммы вовлечения жидкости 44 Часть II. Когерентная структура - реальность или миф? 52 II. 1. Введение 52 II. 1. 1. Компьютеры как исследовательский инструмент 53 II. 1. 2. Когерентная структура 55 II. 1. 3. Визуализация течения 56 11. 2. Понятие «когерентная структура» 58 11. 3. Образование когерентных структур 65 II. 3. 1. Начальные условия свободных сдвиговых течений 66 II. 3. 2. Механизмы образования структур 70 11. 4. Аналитическое представление когерентной структуры 71 II. 4. 1. Тройное разложение (представление) 72 Н. 4. 2. Двойное разложение 74 11. 4. 3. Выделение когерентной структуры 74 11. 4. 4. Некоторые топологические свойства когерентных структур 79 II. 5. Детектирование и выделение когерентных структур 80 11. 5. 1. Представительные моды 81 11. 5. 2. Фазовое выравнивание с помощью взаимных корреляций 82 П. 5. 3. Вклад в динамику 83 II. 5. 4. Выделение естественных структур 84 П. 5. 5. Сопоставление естественных и индуцированных структур 86 П. 6. Краткий комментарий к когерентному движению в пограничном слое 88 П. 6. 1. «Берстинг» 89 И. 6. 2. Турбулентные пятна 90 11. 6. 3. «Стрики» 92 П. 6. 4. Частота «берстинга» 93 И. 6. 5. Направления дальнейших исследований 94 П. 7. Гипотеза Тейлора в применении к когерентным структурам 96 П. 8. Применимы ли в турбулентности гипотезы подобия но числу Рейнольдса? 99 П. 9.