Аннотация:
Работа посвящена постановке, обоснованию и численному решению задач временнóй устойчивости ламинарных течений вязкой несжимаемой жидкости в каналах постоянного сечения. Предлагается и обосновывается новый метод редукции размерности соответствующих систем обыкновенных дифференциальных и алгебраических уравнений, получающихся после аппроксимации по пространственным переменным. Рассматриваются вопросы разложения решений редуцированных систем по подпространствам мод, что существенно повышает вычислительную устойчивость и снижает вычислительные затраты по сравнению с используемым обычно разложением по отдельным модам. В качестве примера рассматривается задача об оптимальном возмущении. Приводятся и обсуждаются результаты численных экспериментов с течением Пуазейля в канале квадратного сечения. Библ. 17. Фиг. 7.
Ключевые слова:
течения в каналах, временна́я устойчивость, системы обыкновенных дифференциальных и алгебраических уравнений, редукция, спектральные разложения, подпространства мод, оптимальные возмущения.
Поступила в редакцию: 21.12.2007 Исправленный вариант: 04.02.2008
Образец цитирования:
А. В. Бойко, Ю. М. Нечепуренко, “Численный спектральный анализ временной устойчивости ламинарных течений в каналах постоянного сечения”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 48:10 (2008), 1731–1747; Comput. Math. Math. Phys., 48:10 (2008), 1699–1714
Kirill V. Demyanko, Nikita V. Klyushnev, Andrey V. Boiko, Yuri M. Nechepurenko, “Numerical stability analysis of incompressible boundary layers over ribbed surfaces”, Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling, 40:1 (2025), 1
Ivan G. Chechkin, Kirill V. Demyanko, Yuri M. Nechepurenko, “Numerical solution of optimal control problems for linear systems of ordinary differential equations”, Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling, 39:4 (2024), 175
Yelyzaveta Velizhanina, Bernard Knaepen, “Optimal transient growth and transition to turbulence in the MHD pipe flow subject to a transverse magnetic field”, Phys. Rev. Fluids, 9:10 (2024)
A. V. Boiko, K. V. Demyanko, G. V. Zasko, Yu. M. Nechepurenko, “On the parabolization of equations for the propagation of small disturbances in two-dimensional boundary layers”, Thermophys. Aeromech., 31:3 (2024), 393
K. V. Demyanko, Y. M. Nechepurenko, I. G. Chechkin, “COMPARISON OF THE COSTS FOR GENERATING THE TOLLMIEN-SCHLICHTING WAVES AND OPTIMAL DISTURBANCES USING OPTIMAL BLOWING–SUCTION”, Doklady Rossijskoj akademii nauk. Matematika, informatika, processy upravleniâ, 519:1 (2024), 18
Kirill V. Demyanko, Nikita V. Klyushnev, “On nonmodal stability of elliptic pipe flow”, Physics of Fluids, 35:12 (2023)
Y. Velizhanina, B. Knaepen, “On the instability of the magnetohydrodynamic pipe flow subject to a transverse magnetic field”, Physics of Fluids, 35:4 (2023)
N. V. Klyushnev, K. V. Demyanko, ACTUAL PROBLEMS OF CONTINUUM MECHANICS: EXPERIMENT, THEORY, AND APPLICATIONS, 2504, ACTUAL PROBLEMS OF CONTINUUM MECHANICS: EXPERIMENT, THEORY, AND APPLICATIONS, 2023, 030024
Andrey Boiko, Kirill Demyanko, Nikita Klyushnev, “Effect of Aspect Ratio on Optimal Disturbances of Duct Flows”, Symmetry, 15:12 (2023), 2121
Boiko A.V. Demyanko K.V., “On Numerical Stability Analysis of Fluid Flows in Compliant Pipes of Elliptic Cross-Section”, J. Fluids Struct., 108 (2022), 103414
Demyanko V K. Klyushnev V N., “On Monotonic Stability of Elliptic Pipe Flow”, Phys. Fluids, 33:11 (2021), 114108
К. В. Демьянко, “Об использовании теории тонких оболочек при анализе линейной устойчивости течения жидкости в трубе с податливой стенкой”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 61:9 (2021), 1465–1491; K. V. Demyanko, “On using the shell theory in stability analysis of fluid flows in compliant pipes”, Comput. Math. Math. Phys., 61:9 (2021), 1444–1469
Demyanko V K., Kaporin I.E., Nechepurenko Yu.M., “Inexact Newton Method For the Solution of Eigenproblems Arising in Hydrodynamic Temporal Stability Analysis”, J. Numer. Math., 28:1 (2020), 1–14
Н. В. Клюшнев, “Об использовании конечно-элементной аппроксимации на неструктурированной сетке для анализа устойчивости течений жидкости в каналах постоянного сечения”, Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша, 2020, 30–20 [N. V. Klyushnev, “On utilizing the finite element method on unstructured meshes for stability analysis of flows in channels of constant cross-section”, Keldysh Institute preprints, 2020, 30–20]
Demyanko K.V., “Numerical Model For the Investigation of Hydrodynamic Stability of Shear Flows in Pipes of Elliptic Cross-Section”, Russ. J. Numer. Anal. Math. Model, 34:6 (2019), 301–316
К. В. Демьянко, “О временной устойчивости течения Пуазейля в канале эллиптического сечения”, Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша, 2018, 278, 25 с.
А. В. Бойко, К. В. Демьянко, Ю. М. Нечепуренко, “Численный анализ пространственной гидродинамической устойчивости сдвиговых течений в каналах постоянного сечения”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 58:5 (2018), 726–740; A. V. Boiko, K. V. Demyanko, Yu. M. Nechepurenko, “Numerical analysis of spatial hydrodynamic stability of shear flows in ducts of constant cross section”, Comput. Math. Math. Phys., 58:5 (2018), 700–713