Численное моделирование гидродинамической неустойчивости закрученных течений методом малых возмущений

Современными направлениями применения закрученных потоков являются следующие: создание эффективных установок по сжиганию пылевидного топлива для современных ТЭЦ; оптимизация работы газотурбинных двигателей за счет использования закрутки потока в камерах сгорания; разработка и проектирование устройств циклонного типа для очистки газа от пыли, сепарации частиц, разделения жидких смесей, например, для очистки добываемой нефти, а также вихревых форсунок для распыления жидкостей; использование эффекта Ранка–Хилша в вихревых трубах для температурного разделения потоков. В задачах гидротехнического и специального строительства закрученные потоки используются при разработке отсасывающих труб гидротурбин, вихревых водосбросов, контрвихревых гасителей энергии, контрвихревых аэраторов для экологической очистки естественных и искусственных водоемов, прудов-отстойников и накопителей в биологических и химических производствах. Исследования гидродинамической устойчивости закрученных потоков чрезвычайно актуальны. Потеря устойчивости течения часто приводит к нарушению расчетного режима работы, усилению эффектов вибрации и к повреждению (или разрушению) конструкции. На основе разработанного численного метода решения спектральной задачи в рамках линейной теории предполагается провести исследование устойчивости закрученных течений по отношению к неосесимметричным возмущениям, представить классификацию найденных мод неустойчивости, определить наиболее опасные моды, для каждой моды рассчитать критические параметры, построить нейтральные кривые, выявить влиянии вязкости на устойчивость закрученных потоков и явление распада вихря, провести сравнение свойств рассчитанных неустойчивых мод с имеющимися теоретическими данными.