В НИИ механики МГУ провели численное исследование немодального механизма роста возмущений в струйных течениях. Исследование проведено при поддержке Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Q1 Physics of Fluids. Полученные данные можно использовать в разработках авиационных и космических отраслей.

В жидкостях и газах существует два режима течения: ламинарный, при котором частицы жидкости движутся плавно и слоисто, и турбулентный, когда частицы совершают хаотические движения. Переход от ламинарного к турбулентному течению происходит из-за нарастания малых возмущений — слабых отклонений скорости или давления от исходных значений. Понимание того, как именно это происходит, важно для разных областей науки и техники.

В ходе исследования была изучена пространственная структура возмущений, развивающихся в соответствии с малоизученным механизмом роста. Были определены наиболее интенсивные (оптимальные) возмущения, а также получена верхняя граница прироста энергии среди всех возможных вариантов.

«Знание механизмов немодального роста возмущений в гидродинамических течениях — это важный шаг к управлению ими. Изучив их, мы смогли сформировать целостную картину того, как возмущения ведут себя в подобных системах», — сообщил автор исследования, сотрудник лаборатории экспериментальной гидродинамики НИИ механики МГУ Денис Ашуров.

Изучение роста возмущений в гидродинамических течениях необходимо для разработки способов управления ламинарно-турбулентным переходом. Возбуждение не наблюдавшегося ранее в струях немодального роста может способствовать ускорению ламинарно-турбулентного перехода, что важно для целого ряда областей. Например, для интенсификации перемешивания топлива с окислителем в камерах сгорания авиационных двигателей, в химических реакторах и ряде других приложений.

Исследование проведено в рамках гранта 20-19-00404-П Российского научного фонда.

Источник: МГУ.