ИСТИНА

Изучается процесс перехода к трехмерности течения в вихревом следе. Удобным обтекаемым телом для исследования этой задачи является круговой цилиндр, для которого до перехода к хаотическому течению в следе экспериментально отчетливо наблюдается несколько этапов потери устойчивости ламинарного течения: переход к периодическому двумерному течению (при Re~47), появление трехмерных структур крупного масштаба (около 4 диаметров цилиндра при Re~190), появление трехмерных структур мелкого масштаба (около 1 диаметра цилиндра при Re~260). В докладе рассматриваются режимы течения, соответствующие последним двум этапам, которые принято назвать модами A и B. На ограничивающих область течения боковых плоскостях (с торцов цилиндра) ставилось условие симметрии. Такое условие (как и условие периодичности) позволяет строить связь с известными теоретическими результатами о неустойчивости периодического (по времени) двумерного течения в следе за бесконечно длинным цилиндром относительно возмущений вдоль его оси. Приводятся результаты изучения процессов развития вихревых структур, начиная с момента начала движения цилиндра в покоящейся среде, при различных L и Re из интервалов 0.4≤L≤3 и 100≤Re≤300. Обсуждаются особенности формирования и развития трехмерных структур отдельно для моды A, для “чистой” моды B и для моды B, развивающейся на фоне моды A. Показано, что при фиксированном числе Re и различных L существуют двумерные и трехмерные регулярные периодические режимы обтекания, трехмерные квазипериодические и хаотические режимы обтекания. Оценены скорости роста трехмерных возмущений мод A, B, и проведено сопоставление c известными результатами, полученными по теории Флоке. Моделирование трёхмерных нестационарных течений сжимаемых вязких газов проводилось на основе численного решения полных уравнений Навье-Стокса. Начально-краевые задачи решались методом стабилизированных конечных элементов на неструктурированных тетраэдральных сетках. Расчеты проводились с использованием суперкомпьютерного комплекса МГУ – на системе “Ломоносов”. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект №15-01-05186).