ИСТИНА

Проведено исследование гидродинамической устойчивости стратифицированного течения суспензии с малоинерционными частицами в плоском канале в рамках классического (модального) и немодального подхода. Для описания дисперсного потока использована модель эффективной среды без рассогласования скоростей фаз. Частицы, объемная концентрация которых распределена в виде двух симметричных относительно оси канала слоев, модифицируют плотность и вязкость суспензии. Линеаризованная система уравнений Навье-Стокса сведена к задаче на собственные значения для системы из шести обыкновенных дифференциальных уравнений относительно амплитуд возмущений. На основе численных расчетов проведен анализ первой (самой неустойчивой) нормальной моды. Получено, что наибольший инкремент нарастания первой моды достигается в случае, когда частицы сфокусированы в окрестности стенок. При заданной средней по ширине канала массовой концентрации частиц, уменьшение отношения плотностей материала частиц и несущей фазы приводит к усилению неустойчивости. Проведен параметрический анализ оптимальных возмущений – комбинаций нормальных мод, нарастающих максимально на заданном интервале времени в докритической области течения (где все нормальные моды затухают). Даже при очень малой средней массовой концентрации частиц (порядка одного процента), кинетическая энергия оптимальных возмущений стратифицированного течения суспензии на три порядка выше таковой для потока чистой жидкости. В случае стратифицированного течения запыленного газа и течения чистой жидкости, оптимальные возмущения вытянуты вдоль потока и не зависят от продольной координаты. При распределении частиц вблизи стенок или оси канала, оптимальные возмущения зависят от координаты вдоль потока, хотя все еще являются вытянутыми вдоль потока структурами. Работа выполнена при поддержке РФФИ (№14-01-00147).