ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ОБТЕКАНИЯ ПАРЫ ЧАСТИЧНО ЭКРАНИРОВАННЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ ЦИЛИНДРОВ

В работе проводится численное исследование плоских симметричных режимов обтекания пары вращающихся цилиндров, каждый из которых частично закрыт непроницаемым кожухом. Кожухи ориентированы таким образом, что неэкранированные участки располагаются на части цилиндрической поверхности, обращенной в сторону набегающего потока. Изучается влияние интенсивности внешнего течения и скорости вращения цилиндров на характер обтекания при числах Рейнольдса от 0 до 100. Обнаружено, что в широком диапазоне управляющих параметров перед неэкранированными подвижными участками имеет место образование парных циркуляционных течений. Показано, что интенсивность этих вторичных течений уменьшается в ответ на усиление внешнего потока. Приводятся результаты расчета силы лобового сопротивления, действующей на цилиндры. Обсуждается связь между полученными решениями и режимами перистальтического прокачивания в эластичных сосудах.

 
Литература

1. Flettner A. Arrangement for exchanging energy between a current and a body therein. US Patent No 1674169. 1928.

2. Steel B.N., Harding M.H. The application of rotating cylinders to ship maneuvering. Report No 148, National Physical Laboratory, Ship Division, UK. 1970.

3. Mittal S. Control of flow past bluff bodies using rotating control cylinders // J. Fluids Struct. 2001. Vol. 15. P. 291.

4. Gad-El-Hak M., Bushnell D.M. Separation control: Review // ASME Journal of Fluids Engineering. 1991. Vol. 113. P. 5.

5. Modi V.J. Moving surface boundary-layer control: A review // J. Fluids & Str. 1997. Vol. 11. P. 627.

6. Kubo Y., Modi V.J., Kotsubo C., Nayashida K., Kato K. Suppression of wind-induced vibrations of tall structures through the moving surface boundary-layer control // J. Wind Eng. Industr. Aerodyn. 1995. Vol. 61. P. 181.

7. Shi D. Biomedical devices and their applications. Springer-Verlag, 2004.

8. Shapiro A.H., Jaffrin M.Y., Weinberg S.L. Peristaltic pumping with long wavelength at low Reynolds number // J. Fluid Mech. 1969. Vol. 37 (4). P. 799.

9. Регирер С.А. Квазиодномерная теория перистальтических течений // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1984. No 5. C. 89.

10. Brown T.D., Hung T.-K. Computational and experimental investigations of two-dimensional nonlinear peristaltic flows // J. Fluid Mech. 1977. Vol. 83 (2). P. 249.

11. Takabatake S., Ayukawa K., Mori A. Peristaltic pumping in circular cylindrical tubes: a numerical study of fluid transport and its efficiency // J. Fluid Mech. 1988. Vol. 193. P. 267.

12. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. В 2-х ч. М.: Физматгиз, 1963.

13. Thoman D.C., Szewczyk A.A. Time-dependent viscous flow over a circular cylinder // High-speed computing in fluid dynamics. Phys. Fluids Suppl. II. 1969. P. 76.

14. Кузнецов Б.Г., Сироченко В.П. О постановке задач гидродинамики в многосвязных областях // Вычислительные технологии: Сб. научн. трудов. Новосибирск: ИВТ СО РАН, 1995. Т. 4, No 12. С. 209.

15. Sood D.R., Elrod H.G.Jr. Numerical solution of the incompressible Navier-Stokes equations in doubly-connected regions // AIAA Journal. 1974. Vol. 12, No 5. P. 636.

16. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. (Roache P.J. Computational Fluid Dynamics. Hermosa, Albuquerque, NM, 1976).

17. Williamson C.H.K. Evolution of a single wake behind a pair of bluff bodies // J. Fluid Mech. 1985. Vol. 159. P. 1.

18. Ван-Дайк М. Альбом течений жидкости и газа. М.: Мир. 1986 (Van Dyke M. An Album of Fluid Motion. Parabolic Press, Inc. 1982).

19. JaffrinM.Y., Shapiro A.H. Peristaltic pumping // Annual Reviews of Fluid Mechanics. 1971. V.3. P. 13. Перевод: Джеффрин М., Шапиро А. Перистальтическое прокачивание. Механика. 1972, No 5. C. 88.

20. Левина Г.В. Некоторые режимы перистальтического прокачивания // Известия АН СССР. МЖГ. 1983, No 5. C. 31.

21. Юдович В.И. Об устойчивости стационарных течений вязкой несжимаемой жидкости // ДАН. 1965. Т. 161, No 5. С. 1037.

22. Benjamin T.B. Bifurcation phenomena in steady flows of a viscous fluid. I. Theory // Proc. R. Soc. Lond. A. 1978. Vol. 359. P.1.

23. Sattinger D.H. Bifurcation and symmetry breaking in applied mathematics // Bulletin (New Series) of the American Mathematical Society. 1980. V.3. No 2. P. 779.

24. Ghil M., Ma T., Wang S. Structural bifurcation of 2-D incompressible flows // Indiana Univ. Math. Journal. 2001. Vol. 50, No 1. P. 159.

25. Ma T., Wang S. Interior structural bifurcation and separation of 2D incompressible flows // Journal of Mathematical Physics. 2004. Vol. 45, No 5. P. 1762.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF): 
Текст в формате PDF: