Розумнюк Наталія В'ячеславівна. В'язка взаємодія вихорових структур зі зсувною течією: дисертація канд. фіз.-мат. наук: 01.02.05 / НАН України; Інститут гідромеханіки. - К., 2003.
Анотація до роботи:
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 потоці 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.
У дисертації наведено теоретичне дослідження проблем нестаціонарної взаємодії крупних вихорових збурень в потоку в’язкої рідини з пограничним шаром на поверхні твердих тіл, а також обтікання поверхні зі значною геометричною неоднорідністю (виїмкою) та відсмоктуванням частини рідини з пограничного шару через поверхню тіла. Одержані результати виявляють основні механізми та закономірності поведінки потоку в цих умовах, що дає змогу цілеспрямовано впливати на структуру потоку в різних режимах в залежності від параметрів потоку і геометрії поверхні, і таким чином керувати гідродинамічними характеристиками тіл.
Основні результати роботи полягають в наступному:
Розроблено фізико-математичну модель та реалізовано алгоритм чисельного аналізу стаціонарних та нестаціонарних течій в’язкої нестисливої рідини в присутності твердих границь, який базується на розв’язку нестаціонарних рівнянь Нав’є-Стокса в змінних завихреність – функція течії .
На основі чисельного розв’язку задачі в’язкого обтікання пластини з відсмоктуванням через відвідний канал, розташований під кутом до пластини, визначено умови існування безвідривного обтікання як над пластиною, так і в каналі. Одержано залежності від числа Рейнольдса, середнього розходу через канал, кута нахилу водоводу і комбінації цих параметрів.
Досліджено взаємодію детермінованих вихорів у в’язкому потоку з пластиною скінченної довжини. Вивчено процес руйнування вихорів при їх ударі з передньою кромкою пластини і подальший вплив на пограничний шар. Показано суттєву відмінність у структурі потоку, що виникає в результаті набігання на передню кромку пластини одиночного вихору та пари вихорів. Одержано залежності нестаціонарних характеристик обтікання пластини від циркуляції, розміру, початкового положення вихорів відносно передньої кромки пластини. Визначено умови виникнення відривного вихору біля передньої кромки пластини.
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.
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
Розумнюк Н.В. Чисельний аналіз структури течії на поверхні з геометричною неоднорідністю // Вісник Донецького Університету. Серія А.- 2002.- №1.- С.176-179
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
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.
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
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
