Weakly nonlinear modelling of a forced turbulent axisymmetric wake
Weakly nonlinear modelling of a forced turbulent axisymmetric wake
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强迫湍流轴对称尾流的弱非线性建模
DOI：
10.1017/jfm.2017.32
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发表时间：
2017
影响因子：
3.7
通讯作者：
Rigas G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Rigas G
提出了一种理论，将存在外强迫的情况下层流全局不稳定流的弱非线性分析扩展到湍流状态。使用高雷诺数下的轴对称钝体尾流的实验结果对分析进行了论证和验证，当流动以两倍脱落频率受力时，与全局脱落模式非线性耦合，通过强迫和脱落之间的三元相互作用产生参数次谐波共振。我们从相位平均纳维-斯托克斯方程推导出简单的弱非线性模型，并表明它们准确地捕获了此类强迫的观察到的行为。通过产生谐波瞬态实验获得未知模型系数。这种方法应该适用于各种湍流，以描述全局模式对强迫的响应。
A theory is presented where the weakly nonlinear analysis of laminar globally unstable flows in the presence of external forcing is extended to the turbulent regime. The analysis is demonstrated and validated using experimental results of an axisymmetric bluff-body wake at high Reynolds numbers, ) couples nonlinearly with the global shedding mode when the flow is forced at twice the shedding frequency, resulting in parametric subharmonic resonance through a triadic interaction between forcing and shedding. We derive simple weakly nonlinear models from the phase-averaged Navier–Stokes equations and show that they capture accurately the observed behaviour for this type of forcing. The unknown model coefficients are obtained experimentally by producing harmonic transients. This approach should be applicable in a variety of turbulent flows to describe the response of global modes to forcing.
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