Самоиндуцированный подсос жидкости в турбулентный пограничный слой на проницаемой поверхности

В работе исследуется турбулентный пограничный слой вязкой несжимаемой жидкости, развивающийся вдоль поверхности плоской пластины на конечных расстояниях от зоны ламинарно-турбулентного перехода. Предполагается, что характерное число Рейнольдса потока велико, а толщина пограничного слоя мала. Для анализа задачи используется асимптотический метод многих масштабов, примененный к поиску решений уравнений Навье–Стокса. Скорость и давление в турбулентном пограничном слое представлены в виде суммы стационарных и возмущенных членов, вместо традиционного суммирования осредненных по времени величин и их пульсаций. Оказывается, что такое стационарное течение (называемое вторичным) внутри турбулентного пограничного слоя определяется классическими идеями и результатами Рейнольдса и Колмогорова без какой-либо гипотезы “замыкания”. В физическом смысле это стационарное решение представляет собой самоиндуцированный подсос жидкости из внешнего потока в турбулентный пограничный слой, что обеспечивает подачу кинетической энергии из зоны с максимальной скоростью, в основную часть пограничного слоя. Найденное решение объясняет концепцию “турбулентной вязкости”, поскольку решение применимо на масштабе толщины пограничного слоя. Область генерации и зона диссипации вихрей Колмогорова не влияют на это стационарное решение в основном приближении. Изучены особенности решений для случаев истечения и втекания жидкости из/в турбулентный пограничный слой через проницаемую поверхность. Полученные решения сравниваются с имеющимися экспериментальными данными.
Библ. 58. Фиг. 6.