Аннотация:
Исследуется турбулентное течение вязкой несжимаемой жидкости в круглой трубе, обусловленное действием перепада давления. Предполагается, что характерное число Рейнольдса, вычисленное по максимальной скорости осредненного потока и длине трубы, велико, а радиус трубы мал по сравнению с ее длиной. Для поиска решений уравнений Навье–Стокса используется асимптотический метод многих масштабов, в котором скорости и давление представлены в виде рядов, состоящих из суммы стационарных и возмущенных членов, вместо традиционного разложения решения на осредненные по времени значения и их пульсации. В работе найдено вязкое самоподдерживающееся стационарное течение, возникающее в трубе на фоне быстрых турбулентных пульсаций. Указано на связь такого решения с теорией диссипативных структур Пригожина для открытых нелинейных систем параболического типа. Найдено решение для радиальной стационарной скорости, которое описывает самоиндуцированный отток жидкости из ядра потока к сплошной/проницаемой стенке. Как следствие, получены решения для продольной скорости, заметно отличающиеся от ламинарных режимов. Выполнено качественное сравнение с известными экспериментами и работами по численному моделированию ДНС (direct numerical simulation).
Библ. 28. Фиг. 7.
Ключевые слова:
диссипативные структуры, турбулентное течение в трубе, асимптотические методы, невязкие вихри.
УДК:517.95
Поступила в редакцию: 24.04.2025 Исправленный вариант: 19.05.2025 Принята в печать: 21.07.2025
