Досліджено обтікання поверхні, що має геометричну неоднорідність у вигляді однієї або декількох виїмок з гострими або гладенькими кромками. Показано існування стаціонарного та квазіперіодичного режиму потоку в околі виїмок в залежності від співвідношення параметрів основного потоку та геометричних розмірів виїмок. В стаціонарному режимі нульова лінія течія відділяє течію у виїмці від основного потоку, всередині виїмки існує циркуляційна течія з одним центром обертання. При квазіперіодичному режимі вздовж верхньої частини виїмки розвивається нестійкість зсувного шару, який сходить з передньої кромки і визначає частоту коливань як в районі виїмки, так і вниз за течією. У виїмці існує декілька вихорових зон з різним напрямком обертання рідини, які інтенсифікуються з підвищенням швидкості основного потоку. Наслідком їх впливу є поява двох діапазонів основних частот коливань.
Показано вплив дискретного вдуву/відсмоктування через стінки виїмок на структуру течії в околі виїмок в стаціонарному режимі в залежності від інтенсивності та місця його застосування на стінці.
1. Воропаев Г.А., Розумнюк Н.В. Вязкое обтекание пластины с дискретным отсосом // Бионика. - 1992. - №25. - С.11-17
2. Воропаєв Г.О., Розумнюк Н.В. Чисельне моделювання взаємодії одиночного вихору з пластиною // Вісник Київського Університету імені Тараса Шевченка. Математика. Механіка. - 1998. - Випуск 1. - С.53-58
3. Розумнюк Н.В. Чисельний аналіз структури течії на поверхні з геометричною неоднорідністю // Вісник Донецького Університету. Серія А. - 2002. - №1. - С.176-179
4. Voropaev G. A., Rozumniuk N. V. Effect of coherent structures on the boundary layer characteristics // Proc. Euromech Colloquium 327: Effects of organized vortex motion on heat and mass transfer. - 1994. - Kiev. - P.112-114
5. Воропаев Г.А., Розумнюк Н.В. Вихревые структуры в сдвиговом потоке // Тез. докл.2 Cиб. cемин. Устойчивость гомог. и гетерог. жидкостей. - 1995. - Новосибирск. - С.14.
6. Voropaev G. A., Rozumnyuk N. V. Interaction of a surface deformed continuously or discretely with a boundary layer // Proc.11th European Drag Reduction Working Meeting. - 1999. - Prague. - P.79
7. Voropaev G. A., Rozumnyuk N. V. A deformed and deformable surface as a means of boundary layer characteristics control // Proc. "ORGANIZED VORTICAL MOTION AS A BASIS FOR BOUNDARY-LAYER CONTROL". - Kiev. - 2000. - P.55
Розумнюк Н.В. В’язка взаємодія вихорових структур зі зсувною течією. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.02.05 - механіка рідини, газу та плазми. - Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, 2003.
Дисертацію присвячено вивченню взаємодії пограничного шару на твердій поверхні з крупномасштабними вихоровими збуреннями у потоку в’язкої рідини на основі чисельного розв’язку нестаціонарних рівнянь Нав’є-Стокса в змінних завихреність - функція течії. Розглянуто процес спотворення форми вихору Ламба та його руйнування при взаємодії з гострою кромкою пластини, залежність інтенсивності взаємодії від початкових параметрів вихору та його положення відносно пластини. Показано вплив проходження вихору або пари вихорів на пограничний шар на різних боках пластини.
Досліджено параметри обтікання пластини при відсмоктуванні рідини через відвідний канал, розташований під різними кутами до поверхні. Показано існування безвідривного обтікання як у каналі, так і в зовнішньому потоку в залежності від кута нахилу каналу, інтенсивності відсмоктування та числа Рейнольдса.
Вивчено структуру потоку при обтіканні поверхні зі значною геометричною неоднорідністю у вигляді однієї або декількох виїмок різної форми та розміру. Проаналізовано характерні особливості течії всередині виїмок та її вплив на основний потік. Показано існування стаціонарного та квазіперіодичного режимів обтікання. Виявлено типові частотні характеристики коливань потоку в режимі зсувного шару.
Ключові слова: нестаціонарні течії, пограничний шар, детерміновані вихорові структури, геометрична неоднорідність.
Розумнюк Н.В. Вязкое взаимодействие вихревых структур со сдвиговым течением. - Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.02.05 - механика жидкости, газа и плазмы. - Институт гидромеханики НАН Украины, Киев, 2003.
Диссертация посвящена изучению взаимодействия пограничного слоя на твердой поверхности с крупномасштабными вихревыми структурами в потоке вязкой жидкости на основании численного решения нестационарных уравнений Навье-Стокса в переменных завихренность - функция тока.
Исследованы параметры обтекания пластины при отсосе жидкости через отводной канал, расположенный под разными углами к поверхности пластины. Показано существование безотрывного обтекания в канале и во внешнем потоке в зависимости от угла наклона канала, интенсивности отсасывания и числа Рейнольдса.
Рассмотрен процесс искажения формы вихря Ламба и его разрушение при взаимодействии с острой кромкой пластины. Интенсивность взаимодействия зависит от начальных параметров вихря и его положения относительно пластины, а также от числа Рейнольдса. Скос потока в районе передней кромке, индуцированный приближеним конвективного вихря, изменяет его траекторию и вызывает отрыв на передней кромке пластины. Начальный вихрь разрезается пластиной на две части, которые перемещаются вдоль сторон пластины с разной скоростью. Их влияние на пограничный слой зависит от направления и величины продольной скорости в месте соприкосновения с пограничным слоем.
Два вихря с одинаковыми начальными размерами, но противоположной циркуляцией, и расположенные симметрично относительно пластины, не вызывают отрыв на носике. Вызванные ими изменения в пограничном слое определяются направлением вращения по отношению к местной завихренности. В случае несимметричного начального положения вихрей картина взаимодействия зависит от взаимного расположения вихрей и сдвига по вертикали относительно пластины.
Изучена структура потока при обтекании поверхности со значительной геометрической неоднородностью в виде одной или нескольких выемок различной формы и размера. Характерные особенности течения внутри выемок и их влияние на основной поток зависят как от геометрических размеров и формы выемок, так и от характеристик основного потока. Показано существование стационарного и квазипериодического режимов обтекания. В первом случае внутри выемки существует циркуляционное течение вокруг одного центра, отделенное от основного потока нулевой линией тока. При увеличении числа Рейнольдса в выемке формируется несколько зон с противоположным направлением завихренности. Течение носит квазипериодический во времени характер, обусловленный развитием неустойчивости сдвигового слоя, сходящего с передней кромки выемки. Взаимодействие этих возмущений с нижней кромкой и всем объемом выемки определяет типичные частотные характеристики колебаний потока в окрестности выемки и вниз по потоку. Полученные численно частоты колебаний в режиме сдвигового слоя соответствуют экспериментальным данным других авторов.
Ключевые слова: нестационарные течения, пограничный слой, детерминированные вихревые структуры, геометрическая неоднородность.
Rozumnyuk N. V. Viscous interaction of vortical structures with a shear flow. - Manuscript.
Thesis to acquire the academic degree of a candidate of physical and mathematical science in speciality 01.02.05 - mechanics of fluids, gas and plasma. - Institute of Hydromechanics of the National Academy of Sciences, Kyiv, 2003.
The dissertation investigates the interaction of a boundary layer over a rigid surface with large-scale vertical structures in a viscous flow, on the basis of numerical solutions of the nonstationary Navier-Stokes equations in the stream function - vorticity formulation. The process of distortion of the Lamb’s vortex during its interaction with a sharp edge of a plate has been investigated, as well as the strength of the interaction in dependence on initial parameters of the vortex and its location relative the plate. The effect of a single vortex passage, or two vortices, onto the boundary layer over different sides of the plate has been revealed.
Have been analyzed the parameters of the flow over a plate under suction through a canal inclined at varied angles. A possibility of an attached flow both in the canal and over the plate has been showed, in dependence on the slope of the canal, strength of suction and Reynolds number.
The structure of flow over a surface with large geometrical inhomogeneity in the form of a single groove of different shape and size, or a set of grooves, has been investigated. Typical features of flow inside grooves and the influence on the main flow have been analyzed. Possibility of stable or quasiperiodic regime of flow has been demonstrated. Typical frequencies of flow oscillations in the mode of shear flow have been revealed.
Key words: nonstationary flows, boundary layer, vortical structures, geometrical inhomogeneity.