ИСТИНА

Проводится исследование модальной и немодальной устойчивости течения запыленного газа в пограничном слое с неоднородным распределением дисперсной примеси в виде локализованного пылевого слоя. Для описания течения двухфазной среды использована модель взаимопроникающих континуумов. В межфазном обмене импульсом учитываются силы Стокса и Сэфмана. Скорости фаз в основном течении совпадают и соответствуют профилю Блазиуса. В результате модального анализа устойчивости, проведенного на основе рассмотрения двумерных мод, получено, что нейтральная кривая для течения запыленного газа определяется положением и шириной пылевого слоя. Если слой частиц находится вдали от пластины, происходит дестабилизация потока по сравнению с течением чистой жидкости. В случае, когда пылевой слой расположен вблизи пластины в окрестности критического слоя, в котором фазовая скорость первой моды совпадает со скоростью основного потока, критическое число Рейнольдса увеличивается на два порядка. Для потока с достаточно инерционными частицами, распределенными вблизи пластины, учет подъемной силы приводит к значительному росту критического числа Рейнольдса. В широком диапазоне определяющих параметров существуют две неустойчивые моды. Для течения с узким пылевым слоем, расположенным вблизи пластины, нейтральная кривая двусвязна. Получена система трехмерных нормальных мод и проведен численный анализ немодальной (алгебраической) неустойчивости течения запыленного газа в пограничном слое. Показано, что «оптимальные возмущения», соответствующие максимальному росту энергии на конечном промежутке времени, имеют вытянутую вдоль потока структуру. При фиксированной средней по толщине пограничного слоя массовой концентрации частиц наибольшая энергия оптимальных возмущений достигается при расположении пылевого слоя примерно посередине толщины пограничного слоя. Учет подъемных сил, действующих на частицы, приводит к усилению алгебраической неустойчивости для течения с инерционными частицами.