Formation of Three-Dimensional Internal Waves behind a Body in Motion in a Stratified Viscous Fluid

封面

如何引用文章

全文:

详细

A uniform motion of a disk in horizontal direction along its axis of symmetry in a stratified viscous fluid at rest is studied. The disk generates three-dimensional internal gravity waves occupying the entire volume between the disk and the location of its start. The waves are observed using two-color, beta-plus visualization of the vortex flow structure calculated within the framework of the system of Navier–Stokes equations in the Boussinesq approximation. The results of the study complete considerably the earlier-published mechanism of the formation of half-waves above the axis of symmetry of the disk, where emphasis was placed on the periodic process of generation of deformed vortex rings above the location of the disk start. Their generation is due to gravitation and shear instabilities, when the left semi-ring is transformed into a half-wave of depressions or crests, while the right one vanishes with time. In this paper it is established that the left parts of the right odd semi-rings are transformed into the axial parts of the crest half-waves.

作者简介

P. Matyushin

Institute for Computer Aided Design of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: pmatyushin@mail.ru
Moscow, Russia

参考

  1. Shirayama S., Kuwahara K. Patterns of three-dimensional boundary layer separation // AIAA-87-0461, 1987.
  2. Jeong J., Hussain F. On the identification of a vortex // J. Fluid Mech. 1995. V. 285. P. 69–94.
  3. Johnson T.A., Patel V.C. Flow past a sphere up to a Reynolds number of 300 // J. Fluid Mech. 1999. V. 378. P. 19–70.
  4. Матюшин П.В. Численное моделирование пространственных отрывных течений однородной несжимаемой вязкой жидкости около сферы: Дис. … канд. физ.-мат. наук: 05.13.18. М., 2003. 194 с.
  5. Sakamoto H., Haniu H. A study on vortex shedding from spheres in a uniform flow // Trans. ASME: J. Fluids Engng. 1990. V. 112. P. 386–392.
  6. Гущин В.А., Матюшин П.В. Механизмы формирования вихрей в следе за сферой при 200 < Re < 380 // Изв. РАН. МЖГ. 2006. № 5. С. 135–151.
  7. Байдулов В.Г., Матюшин П.В., Чашечкин Ю.Д. Эволюция течения, индуцированного диффузией на сфере, погруженной в непрерывно стратифицированную жидкость // Изв. РАН. МЖГ. 2007. № 2. С. 130–143.
  8. Матюшин П.В. Эволюция течения, индуцированного диффузией на диске, погруженном в стратифицированную вязкую жидкость // Журнал “Математическое моделирование”. 2018. Т. 30. № 11. С. 44–58.
  9. Lighthill J. Waves in Fluids. Cambridge: CUP, 1978. = Лайтхилл Дж. Волны в жидкостях. М.: Мир, 1981. 598 с.
  10. Миткин В.В., Чашечкин Ю.Д. Трансформация висящих разрывов в вихревые системы в стратифицированном течении за цилиндром // Изв. РАН. МЖГ. 2007. № 1. С. 15–28.
  11. Матюшин П.В. Процесс формирования внутренних волн, инициированный началом движения тела в стратифицированной вязкой жидкости // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2019. № 3. С. 83–97.
  12. Boussinesq J. Essai sur la théorie des eaux courantes // Comptes rendus de l’Académie des Sciences. 1877. V. 23. P. 1–680.
  13. Белоцерковский О.М., Гущин В.А., Коньшин В.Н. Метод расщепления для исследования течений стратифицированной жидкости со свободной поверхностью // ЖВМ и МФ. 1987. Т. 27. № 4. С. 594–609.
  14. Матюшин П.В. Классификация режимов течений стратифицированной вязкой жидкости около диска // Научный журнал “Процессы в геосредах”. 2017. № 4 (13). С. 678–687.
  15. Matyushin P.V. The vortex structures of the 3D separated stratified fluid flows around a sphere // Сборник докладов Международной конференции “Потоки и структуры в жидкостях” (Санкт-Петербург, 2–5 июля 2007 г.). С. 75–78.
  16. Гущин В.А., Матюшин П.В. Моделирование и исследование течений стратифицированной жидкости около тел конечных размеров // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2016. Т. 56. № 6. С. 1049–63.
  17. Lin Q., Lindberg W.R., Boyer D.L., Fernando H.J.S. Stratified flow past a sphere // J. Fluid Mech. 1992. V. 240. P. 315–354.
  18. Chomaz J.M., Bonneton P., Hopfinger E.J. The structure of the near wake of a sphere moving horizontally in a stratified fluid // J. Fluid Mech. 1993. V. 254. P. 1–21.
  19. Wang Y., Gao Y., Liu J., Liu C. Explicit formula for the Liutex vector and physical meaning of vorticity based on the Liutex-Shear decomposition // Journal of Hydrodynamics. 2019. V. 31. № 3. P. 464–474.
  20. Zhou J., Adrian R.J., Balachandar S., Kendall T.M. Mechanisms for generating coherent packets of hairpin vortices in channel flow // J. Fluid Mech. 1999. V. 387. P. 353–396.
  21. Понтрягин Л.С. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1974. 331 с.
  22. Матюшин П.В. Вихревая структура, генерируемая равномерным движением диска в сильно стратифицированной вязкой жидкости // “Волны и вихри в сложных средах”: 12-я Международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г.; Сборник материалов школы. М.: ООО “ИСПО-принт”, 2021. С. 160–162.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2.

下载 (1MB)
3.

下载 (773KB)
4.

下载 (1MB)
5.

下载 (1MB)
6.

下载 (1MB)
7.

下载 (1MB)
8.

下载 (1MB)

版权所有 © П.В. Матюшин, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».