В’язка взаємодія вихорових структур зі зсувною течією

Актуальність теми. Сучасний етап розвитку техніки та технологій потребує все більш докладних знань про складні нестаціонарні процеси, які відбуваються в рідинах, оскільки це дозволяє покращувати експлуатаційні характеристики машин та механізмів, підвищувати ефективність роботи, економити енергетичні ресурси.

В багатьох випадках гідродинамічні характеристики твердих тіл при обтіканні їх потоком в’язкої рідини визначаються параметрами пограничного шару, що утворюється на поверхні тіл. Додаткові ускладнення виникають при взаємодії пограничного шару зі збуреннями, які або вже існують в набігаючому потоку, або розвиваються внаслідок неоднорідності геометричної форми поверхні. Такі процеси є суттєво нестаціонарними, тобто основні характеристики потоку можуть зазнавати значних змін у часі, що відповідно впливає на гідродинамічні характеристики тіл.

Щоб вивчити тонкі фізичні процеси в таких течіях, потрібно мати дані не тільки про інтегральні параметри тіла в потоці та поведінку потоку в деяких місцях, а й про структуру потоку в цілому і її зміни в часі. Експериментальні дослідження нестаціонарних течій, які б коректно вивчали ці явища з достатньою точністю, є дуже складними і витратними, а теоретичний аналіз рівнянь, що їх описують, стикається зі значними математичними ускладненнями.

Тому чисельний експеримент по вивченню нестаціонарної взаємодії пограничного шару з інтенсивними збуреннями потоку та їх впливу на гідродинамічні характеристики тіл набуває важливого значення.

Багато існуючих методів чисельного аналізу течій в’язкої рідини побудовані на основі тих чи інших спрощень математичної моделі, які коректно описують поведінку потоку в певному діапазоні зміни параметрів або для певних масштабів фізичних явищ. На відміну від цього, повні нестаціонарні рівняння Нав’є-Стокса дають змогу досліджувати процеси, що відбуваються в усіх областях в’язкої течії, включаючи і пограничний шар біля поверхні тіла, і потік далеко за межами пограничного шару.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано у рамках держбюджетних тем “Вивчення взаємодії та керування різних когерентних вихрових структур в пристінних течіях ” 1998-2001г. г., шифр 1.3.7.12, “Розробка методів керування силами взаємодії між тілом та рідиною з використанням механізмів генерації когерентних структур в пристінних течіях ” 1999-2002г. г., шифр 1.10 1.5