О спиральных структурах в круглой турбулентной струе

При помощи базы данных результатов прямого численного моделирования (Direct Numerical Simulation, DNS) уравнений Навье – Стокса проведен анализ характеристик когерентных структур в турбулентной круглой струе, вытекающей из длинной трубы, на расстоянии до 40 калибров от сопла при числе Рейнольдса Re = 5940. Обнаружено, что оптимальные базисные функции POD разложения (Proper Orthogonal Decomposition, POD) имеют вид спиральных возмущений и соответствуют когерентным вихревым структурам, присутствующим в ближней и дальней области течения. Показано, что две первые зеркально-симметричные POD моды, содержащие около 5 % полной кинетической энергии турбулентности, описывают пространственную структуру и динамику крупномасштабных пульсаций скорости первой азимутальной моды m = 1 сдвигового слоя прямоточной турбулентной струи.

Ключевые слова:
турбулентная струя, прямое численное моделирование, когерентные структуры
Источник финансирования:
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, гранты № 16-31-00471 и 15-08-06166.
Авторы благодарны ССКЦ СО РАН за предоставленные вычислительные ресурсы для обработки данных расчета
УДК 532.517.4

О спиральных структурах в круглой турбулентной струе