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弱粘性流体中垂直激励表面波的阻尼效应
  • ISSN号:1000-0887
  • 期刊名称:《应用数学和力学》
  • 时间:0
  • 分类:O353.2[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061, [2]中国科学院力学研究所,北京100080, [3]海洋环境科学与数值模拟国家海洋局重点实验室,山东青岛266061, [4]不详
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(19772063;19772068)
中文摘要:

在竖直振动的圆柱形容器中,将Navier-Stokes方程线性化,利用两时间尺度奇异摄动展开法研究了弱粘性流体的单一自由面驻波运动.整个流场被分为外部势流区和内部边界层区两部分,对两部分区域分别求解,得到包含阻尼项和外驱动影响的线性振幅方程.利用稳定性分析,得到形成稳定表面波的条件,给出了临界曲线.此外,还获得了阻尼系数的解析表达式.最后,将线性阻尼加到理想流体条件下所得到的色散关系中对其进行修正,理论结果证明修正后的驱动频率更加接近实验的结果.通过计算发现,当驱动的频率较低时,流体的粘性对表面波模式选择有重要影响,而表面张力的影响不明显;但当驱动频率较高时,流体的表面张力起主要作用,而流体的粘性影响甚小.

英文摘要:

In a vertically circular cylindrical container, singular perturbation theory of twotime scale expansions was developed in weakly viscous fluids to investigate the motion of single free surface standing wave by linearizing the Navier-Stokes equation. The fluid field was divided into an outer potential flow region and an inner boundary layer region. The solutions of both two regions were obtained and a linear amplitude equation incorporating damping term and external excitation was derived, The condition to appear stable surface wave was obtained and the critical curve was determined. In addition , an analytical expression of damping coefficient was determined. Flnally, the dispersion relation, which has been derived from the inviscid fluid approximation, is modified by adding linear damping. It is found that the modified results are more reasonably close to experimental results. Result shows that when forcing frequency is low, the viscosity of the fluid is prominent for the mode selection. However, when forcing frequency is high, the surface tension of the fluid is prominent.

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期刊信息
  • 《应用数学和力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:重庆交通大学
  • 主办单位:重庆交通大学
  • 主编:钟万勰
  • 地址:重庆南岸区重庆交通大学90信箱
  • 邮编:400074
  • 邮箱:applmathmech@cqjtu.edu.cn
  • 电话:023-62652450
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0887
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1060/O3
  • 邮发代号:78-21
  • 获奖情况:
  • 国际工程索引(EI)收录期刊,我国力学类核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:8965