Physics of Transitional Shear Flows: Instability and Laminar–Turbulent Transition in Incompressible Near-Wall Shear Layers

با شروع از مبانی تئوری پایداری کلاسیک، یک مرور کلی از پدیده‌های انتقال در جریان‌های برشی مادون صوت، محدود به دیوار ارائه می‌شود. در ابتدا، این توجه بر آشفتگی‌های اولیه سرعت با دامنه کوچک لایه‌های برشی آرام، یعنی امواج ناپایداری، در ساده‌ترین پیکربندی‌های متعارف یک جریان کانال صفحه و یک لایه مرزی صفحه تخت متمرکز است. سپس مسئله پایداری خطی بسط می‌یابد تا اثرات گرادیان فشار، انحنای جریان، جداسازی لایه مرزی، انطباق دیوار و غیره مرتبط با کاربردها را در بر گیرد. فراتر از تقویت امواج ناپایداری، رشد غیر مودال اغتشاشات جریان برشی ثابت و غیر ایستا محلی است که در مورد آن نیز بحث شده است. حجم با جنبه کلیدی فرآیند انتقال، یعنی پذیرش لایه‌های برشی ناپایدار همرفتی نسبت به اغتشاشات خارجی ادامه می‌یابد و مسیرهای اصلی تحریک اختلالات جریان آرام را خلاصه می‌کند. بقیه کتاب به پدیده‌های بی‌ثباتی می‌پردازد که در مراحل پایانی انتقال یافت می‌شوند. اینها شامل ناپایداری های ثانویه و ویژگی های غیرخطی آشفتگی های لایه مرزی است که منجر به شکست نهایی به تلاطم می شود. بنابراین، یک رویکرد گام به گام برای خواننده ارائه می شود که نقاط عطف و پیشرفت های اخیر در گذار آرام-آشفتگی را پوشش می دهد. جنبه‌های خاص ناپایداری و گذار از طریق کتاب مورد بحث قرار گرفته و برای دانشمندان محقق در نظر گرفته شده است، در حالی که هدف اصلی کتاب دانشجوی مبانی مکانیک سیالات است. راهنماهای محاسباتی، تمرین‌های توصیه‌شده، و یادداشت‌های چندرسانه‌ای پاورپوینت بر اساس نتایج آزمایش‌های علمی واقعی، تک‌نگاره را تکمیل می‌کنند. این موارد مخصوصاً برای بدست آوردن یک پایه محکم در پایداری هیدرودینامیکی برای نوزاد مفید است.

برای دسترسی به مواد تکمیلی به extras.springer.com بروید و ISBN این جلد را تایپ کنید.

Starting from fundamentals of classical stability theory, an overview is given of the transition phenomena in subsonic, wall-bounded shear flows. At first, the consideration focuses on elementary small-amplitude velocity perturbations of laminar shear layers, i.e. instability waves, in the simplest canonical configurations of a plane channel flow and a flat-plate boundary layer. Then the linear stability problem is expanded to include the effects of pressure gradients, flow curvature, boundary-layer separation, wall compliance, etc. related to applications. Beyond the amplification of instability waves is the non-modal growth of local stationary and non-stationary shear flow perturbations which are discussed as well. The volume continues with the key aspect of the transition process, that is, receptivity of convectively unstable shear layers to external perturbations, summarizing main paths of the excitation of laminar flow disturbances. The remainder of the book addresses the instability phenomena found at late stages of transition. These include secondary instabilities and nonlinear features of boundary-layer perturbations that lead to the final breakdown to turbulence. Thus, the reader is provided with a step-by-step approach that covers the milestones and recent advances in the laminar-turbulent transition. Special aspects of instability and transition are discussed through the book and are intended for research scientists, while the main target of the book is the student in the fundamentals of fluid mechanics. Computational guides, recommended exercises, and PowerPoint multimedia notes based on results of real scientific experiments supplement the monograph. These are especially helpful for the neophyte to obtain a solid foundation in hydrodynamic stability.

To access the supplementary material go to extras.springer.com and type in the ISBN for this volume.