Для авиации и космонавтики. Определены оптимальные возмущения в струйных течениях

Ученые НИИ механики МГУ выполнили компьютерный анализ нестандартного процесса усиления колебаний в потоках жидкости. Работа была осуществлена при финансовой поддержке Российского научного фонда и опубликована в престижном издании Physics of Fluids, которое относится к первому квартилю цитирования. Полученные данные могут быть полезны для создания технологий в авиационной и космической индустрии.

В контексте гидродинамики выделяют два типа движения жидкости: однородное (ламинарное), когда потоки движутся слоями без хаоса, и беспорядочное (турбулентное), характеризующееся неорганизованными вихрями. Переход между этими состояниями происходит благодаря накоплению микроскопических колебаний – отклонений от начальных параметров скорости или давления. Понимание этого процесса имеет большое значение для научных и технических сфер.

В рамках исследования была проанализирована форма возмущений, развивающихся по необычному принципу роста. Были выявлены наиболее активные (эффективные) колебания, а также установлена максимальная граница увеличения энергии среди всех возможных вариантов.

Знание механизмов немодального роста возмущений в гидродинамических течениях – это важный шаг к управлению ими. Изучив их, мы смогли сформировать целостную картину того, как возмущения ведут себя в подобных системах.

• Денис Ашуров, автор исследования, сотрудник лаборатории экспериментальной гидродинамики НИИ механики МГУ

Понимание динамики усиления колебаний в потоках жидкости необходимо для разработки методов управления переходом от ламинарного к турбулентному режиму. Возникновение ранее не наблюдавшегося немодального роста может ускорить этот процесс, что важно для множества областей. Например, это может способствовать улучшению смешивания топлива с окислителем в камерах сгорания самолетных двигателей, повысить эффективность химических реакторов и найти применение во многих других областях.

Изображение на обложке: МГУ