Численный анализ пространственной гидродинамической устойчивости сдвиговых течений в каналах постоянного сечения

Работа посвящена описанию и обоснованию технологии решения задач пространственной устойчивости сдвиговых течений вязкой несжимаемой жидкости в каналах постоянного сечения, то есть технологии численного анализа устойчивости рассматриваемого течения к малым возмущениям, гармоническим по времени и распространяющимся вниз по потоку. В рамках предлагаемой технологии линеаризованные уравнения амплитуд возмущений, аппроксимированные по пространственным переменным в плоскости сечения канала, способом, не зависящим от использованного метода аппроксимации, сводятся к системе обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка по продольной пространственной переменной. Эта система редуцируется далее к системе меньшего размера, имеющей решениями только физически значимые решения исходной системы. Технологию отличает использование стандартных матричных алгоритмов, на которые приходится основной объем вычислений. Она позволяет эффективно вычислять различные характеристики пространственной устойчивости, в том числе, находить оптимальные возмущения, играющие определяющую роль в докритическом сценарии ламинарно-турбулентного перехода. Работа технологии иллюстрируется на примере течения Пуазейля в канале квадратного сечения. Библ. 27. Фиг. 7. Табл. 1.