О режимах устойчивости течения в канале между соосными цилиндрами

Изучается устойчивость спирального течения, возникающего при наличии одновременно перепада давления в канале между соосными цилиндрами и вращения одного из цилиндров. Показано, что в зависимости от величины азимутального числа Рейнольдса наиболее неустойчивыми оказываются моды с различными азимутальными волновыми числами. Данные расчетов хорошо согласуются с известными экспериментальными. Показано, что отдельные результаты экспериментов соответствуют ранее неизвестному режиму неустойчивости нулевой азимутальной моды. Изучены характеристики устойчивости спирального течения наножидкости на основе воды с частицами оксида циркония. Наножидкость во всех случаях является менее устойчивой, чем базовая. Степень дестабилизации течений наножидкости растет с увеличением концентрации частиц и уменьшением их размера.

Ключевые слова

гидродинамическая устойчивость, спиральное течение, ламинарно-турбулентный переход, наножидкость, кривые нейтральной устойчивости

Получено

15.12.2018

Дата публикации

15.12.2018

Цитировать Скачать pdf Для скачивания PDF необходимо авторизоваться

ГОСТ	Борд Е. Г. , Рудяк В. Я. О режимах устойчивости течения в канале между соосными цилиндрами // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа – 2018. – Номер 6 C. 9-18 [Электронный ресурс]. URL: http://ras.jes.su/mzg/s207987840001499-7-1 (дата обращения: 06.05.2024). DOI: 10.31857/S056852810002297-7
MLA	Bord, E., Rudyak, V. "On modes of flow stability in a channel between coaxial cylinders." Izvestiia Rossiiskoi akademii nauk. Mekhanika zhidkosti i gaza 6 (2018):9-18. DOI: 10.31857/S056852810002297-7
APA	Bord E., Rudyak V. (2018). On modes of flow stability in a channel between coaxial cylinders. Izvestiia Rossiiskoi akademii nauk. Mekhanika zhidkosti i gaza (6), pp.9-18 DOI: 10.31857/S056852810002297-7

Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной.

всего просмотров: 974

Оценка читателей: голосов 0

1. Mott J. E., Joseph D. D. Stability of parallel flow between concentric cylinders // Phys. Fluids. 1968. V. 11. № 10. P. 2065–2073.

2. Cotrell D. L., Pearlstein A. J. Linear stability of spiral and annular Poiseuille flow for small radius ratio // J. Fluid Mech. 2006. V. 547. P. 1–20.

3. Sparrow E. M., Munro W. D., Jonsson V. K. Instability of the flow between rotating cylinders: The wide-gap problem // J. Fluid Mech. 1964. V. 20. Pt. 1. P. 35–46.

4. Coles D. Transition in circular Couette flow // J. Fluid Mech. 1965. V. 21. Pt. 3. P. 385–425.

5. DiPrima R.C., Eagles P. M., Ng B. S. The effect of radius ratio on the stability of Couette flow and Taylor vortex flow // Phys. Fluids. 1984. V. 27. № 10. P. 2403–2411.

6. Колесов В. В., Хоперский А. Г. Простейшие режимы движения жидкости вблизи пересечения бифуркаций возникновения неизотермических вихрей Тейлора и азимутальных волн // Изв. РАН. МЖГ. 2002. № 2. С. 97–109.

7. Andereck C. D., Liu S. S., Swinney H. L. Flow regimes in a circular Couette system with independently rotating cylinders // J. Fluid Mech. 1986. V. 164. P. 155–183.

8. Гольдштик М. А., Сапожников В. А. Устойчивость течения в кольцевом канале // Изв. АН СССР. МЖГ. 1971. № 4. С. 102–108.

9. Вильгельми Т. А., Гольдштик М. А., Сапожников В. А. Устойчивость течения в круглой трубе // Изв. АН СССР. МЖГ. 1973. № 1. С. 20–24.

10. Вильгельми Т. А., Штерн В. Н. Устойчивость спирального течения в кольцевом зазоре // Изв. АН СССР. МЖГ. 1974. № 3. С. 35–44.

11. Гольдштик М. А., Штерн В. Н. Гидродинамическая устойчивость. Новосибирск: Наука, 1977. 366 с.

12. Takeuchi D. I., Jankowski D. F. A numerical and experimental investigation of the stability of spiral Poiseuille flow // J. Fluid Mech. 1981. V. 102. P. 101–126.

13. Ng B. S., Turner E. R. On the linear stability of spiral flow between rotating cylinders // Proc. R. Soc. Lond. 1982. A 382. P. 83–102.

14. Meseguer A., Marques F. On the competition between centrifugal and shear instability in spiral Couette flow // J. Fluid Mech. 2000. V. 402. P. 33–56.

15. Meseguer A., Marques F. On the competition between centrifugal and shear instability in spiral Poiseuille flow // J. Fluid Mech. 2002. V. 455. P. 129–148.

16. Nouri J. M., Whitelaw J. H. Flow of Newtonian and non-Newtonian fluids in an eccentric annulus with rotation of the inner cylinder // Int. J. Heat and Fluid Flow. 1997. V. 18. № 2. P. 236–246.

17. Escudier M. P., Gouldson I. W., Jones D. M. Flow of shear-thinning fluids in a concentric annulus // Experiments in Fluids. 1995. V. 18. P. 225–238.

18. Podryabinkin E. V., Rudyak V.Ya. Moment and forces exerted on the inner cylinder in eccentric annual flow // J. Engineering Thermophysics. 2011. V. 20. № 3. P. 320–328.

19. Подрябинкин Е. В., Рудяк В. Я. Моделирование течений неньютоновских жидкостей в цилиндрическом зазоре с эксцентриситетом и вращением внутреннего цилиндра // Докл. АН ВШ РФ. 2012. Т. 19. № 2. С. 112–122.

20. Подрябинкин Е. В., Рудяк В. Я. Моделирование турбулентных течений в цилиндрическом зазоре с эксцентриситетом и вращением внутреннего цилиндра // Вестник НГУ. Физика. 2012. Т. 7. № 4. С. 79–87.

21. Рудяк В. Я., Минаков А. В. Современные проблемы микро- и нанофлюидики. Новосибирск: Наука, 2016. 298 с.

22. Рудяк В. Я., Минаков А. В., Гузей Д. В., Жигарев В. А., Пряжников М. И. О ламинарно-турбулентном переходе в течениях наножидкостей // Теплофизика и аэромеханика. 2016. Т. 23. № 5. С. 807–810.

23. Рудяк В. Я., Борд Е. Г. Об устойчивости плоского и цилиндрического течений Пуазейля наножидкостей // ПМТФ. 2017. Т. 58. № 6. С. 69–77.

24. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. 840 с.

25. Rudyak V.Ya., Isakov E. B., Bord E. G. Instability of antisymmetric disturbances of the Poiseuille flow of inhomogeneous fluid // Thermophysics & Aeromechanics. 1996. V. 3. № 1. P. 51–56.

26. Rudyak V., Isakov E., Bord E. Hydrodynamic stability of the Poiseuille flow of the dispersed fluid // J. Aerosol Sci. 1997. V. 28. № 1. P. 53–66.

27. Борд Е. Г., Исаков Е. Б., Рудяк В. Я. Устойчивость ламинарных течений разреженных дисперсных сред // Изв. РАН. МЖГ. 1997. № 4. С. 32–38.

28. Rudyak V.Ya., Isakov E. B., Bord E. G. Stability of two-phase flows // Thermophysics & Aeromechanics. 1998. V. 5. № 1. P. 51–57.

29. Козлов В. В., Зверков И. Д., Занин Б. Ю., Довгаль А. В., Рудяк В. Я., Борд Е. Г., Кранчев Д. Ф. Экспериментальное и теоретическое исследование развития возмущений в пограничном слое на крыле малого удлинения // Теплофизика и аэромеханика. 2006. Т. 13. № 4. С. 551–560.

30. Шлихтинг Г. Течения пограничного слоя. М.: Наука, 1974. 711 с.

31. Бетчов Р., Криминале В. Вопросы гидродинамической устойчивости. М.: Мир, 1971. 350 с.

32. Hosseini S.Sh., Shahrjerdi A., Vazifeshenas Y. A review of relations for physical properties of nanofluids // Australian J. Basic and Applied Sciences. 2011. V. 5 (10). P. 417–435.

33. Mahbubul I. M., Saidur R., Amalina M. A. Latest developments on the viscosity of nanofluids // Intern. J. Heat and Mass Transfer. 2012. V. 55. P. 874–885.

34. Рудяк В. Я., Димов С. В., Кузнецов В. В., Бардаханов С. П. Измерение коэффициента вязкости наножидкости на основе этиленгликоля с частицами двуокиси кремния // ДАН. 2013. Т. 450. № 1. С. 43–46.

35. Rudyak V.Ya., Krasnolutskii S. L. Dependence of the viscosity of nanofluids on nanoparticle size and material // Phys. Lett. A. 2014. V. 378. P. 1845–1849.

36. Mursheda S. M.S., Estelleb P. A state of the art review on viscosity of nanofluids // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. V. 76. P. 1134–1152.

37. Рудяк В. Я., Минаков А. В., Пряжников М. И. Теплофизические свойства наножидкостей и критерии подобия // Письма в ЖТФ. 2016. Т. 42. № 24. С. 9–16.

38. Гузей Д. В., Минаков А. В., Рудяк В. Я. Исследование теплоотдачи наножидкостей в турбулентном режиме течения в цилиндрическом канале // Изв. РАН. МЖГ. 2016. № 2. С. 65–75.