name: Экспериментальное исследование пространственной структуры квазидвумерных турбулентных струй и следов в щелевых каналах
keyword_list: Tomographic PIV метод панорамные оптические методы исследования потоков турбулентные ограниченные струи и следы продольные вихревые структуры квазидвумерные вихревые структуры квазидвумерная турбулентность
abstract: В диссертационной работе проведено комплексное экспериментальное исследование структуры течения при распространении турбулентной струи и турбулентного следа за цилиндром в щелевом канале с использованием высокоскоростной PLIF визуализации, высокоскоростного PIV метода, в том числе томографического PIV метода. Впервые обнаружено явление модуляции амплитуды меандрирования квазидвумерной турбулентной струи, которое обусловлено циклической сменой режимов течения, соответствующих варикозной и синусоидальной моде неустойчивости струи. Показано, что частота меандрирования уменьшается с ростом числа Re и качественно описывается зависимостью в виде: частота меандрирования пропорциональна безразмерной продольной координате в степени минус три вторых в широком диапазоне исследуемых параметров числа Re и отношения глубины канала и ширины сопла H/D. Наличие близкорасположенных ограничивающих стенок приводит к тому, что в квазидвумерной турбулентной струе закон затухания осевой скорости и закон расширения струи носят экспоненциальный характер и зависят от H/D и коэффициента трения cf. Временные одномерные энергетические спектры, измеренные в квазидвумерной турбулентной струе, демонстрируют наличие зависимостей, характерных для двумерной турбулентности. Впервые при помощи методики томографического PIV с высоким временным разрешением измерены пространственные трехкомпонентные распределения мгновенной и средней скорости в квазидвумерной турбулентной струе и турбулентном следе при обтекании цилиндра в щелевом канале с соотношением H/D <1. Впервые в дальнем поле квазидвумерной турбулентной струи зарегистрированы продольные структуры, с линейным масштабом, на порядки превышающим глубину канала. В ближнем поле струи и ближнем поле следа также зарегистрированы продольные структуры, являющиеся результатом взаимодействия сдвиговых крупномасштабных вихрей Кельвина-Гельмгольца с ограничивающими стенками канала. На основе рассчитанных временных спектров для каждой компоненты пульсаций скорости определены характерные безразмерные частоты распространения квазидвумерных крупномасштабных вихрей и продольных вихревых структур. Для изученных конфигураций течений продемонстрирована необходимость учета трехмерных эффектов, играющих существенную роль в процессах тепломассопереноса. Экспериментально подтверждено наличие локальных вторичных течений в ближнем поле квазидвумерной турбулентной струи. Показано, что при обтекании ограниченного цилиндра формируются два квадрупольных распределения продольной завихренности, соответствующие внешним и внутренним локальным вторичным течениям. Локальные вторичные течения для струи и обнаруженные впервые внутренние вторичные течения для следа являются следствием образования продольных вихревых структур в ближнем поле струи и следа. Определена область влияния локальных вторичных течений на осредненную структуру квазидвумерной турбулентной струи и следа.
chairman_dissertation_council.name: Сергей
chairman_dissertation_council.surname: Алексеенко
chairman_dissertation_council.patronymic: Владимирович
chairman_dissertation_council.position: Заведующий лабораторией
chairman_dissertation_council.degree: Доктор физико-математических наук
chairman_dissertation_council.rank: Академик
chairman_dissertation_council.wos_research_id: E-2366-2014
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 7005381607
chairman_dissertation_council.rinc_id: 10605
chairman_dissertation_council.url: https://orcid.org/000-0002-1448-3627
chairman_dissertation_council.orcid: 0000-0002-1448-3627
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Дмитрий
organization_supervisor.surname: Маркович
organization_supervisor.patronymic: Маркович
organization_supervisor.position: Директор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 30.17.31
rubrics.name: Пограничный слой
rubrics.code: 30.17.27
rubrics.name: Турбулентность
rubrics.code: 29.17.35
rubrics.name: Методика и техника экспериментальных исследований газов и жидкостей
oecds.code: 02.04.II
oecds.name: ENGINEERING, CHEMICAL
oecds.code: 02.03.IU
oecds.name: ENGINEERING, MECHANICAL
oecds.code: 01.03.UF
oecds.name: PHYSICS, FLUIDS & PLASMAS
speciality_codes.name: Механика жидкости, газа и плазмы
speciality_codes.code: 1.1.9.
supervisors.fio: Маркович Д.М.
supervisors.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
supervisors.speciality_code: Механика жидкости, газа и плазмы
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Фрик П.Г.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Механика жидкости, газа и плазмы
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Качанов Ю.С.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Механика жидкости, газа и плазмы
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ИТ СО РАН
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ТЕПЛОФИЗИКИ ИМ. С.С. КУТАТЕЛАДЗЕ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
protection_organization.ogrn: 1025403648786
protection_organization.supervisor_name: ДМИТРИЙ
protection_organization.supervisor_surname: МАРКОВИЧ
protection_organization.supervisor_patronymic: МАРКОВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ИТ СО РАН
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ТЕПЛОФИЗИКИ ИМ. С.С. КУТАТЕЛАДЗЕ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
author_organization.ogrn: 1025403648786
author_organization.supervisor_name: ДМИТРИЙ
author_organization.supervisor_surname: МАРКОВИЧ
author_organization.supervisor_patronymic: МАРКОВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения