Variation in the region of hydrodynаmic stаbility depending on a thermoviscosity pаrаmeter | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2025. № 95. DOI: 10.17223/19988621/95/9

Variation in the region of hydrodynаmic stаbility depending on a thermoviscosity pаrаmeter

This paper considers an incompressible fluid flow in а flat channel with а nonuniform temperature field under the pressure drop. The diagrams of the increase in the intensity of disturbances for the first eigenvalue and the decay of disturbances for the second eigenvalue are plotted. Neutral curves are presented for the flow of the fluids with constant viscosity and fluids with a linear dependence of viscosity. The critical flow parameters are shown as functions of the thermoviscosity parameter. The obtained results show that with increasing thermoviscosity parameter, the critical Reynolds number decreases, and the region of unstable regimes expands. In this case, the critical wave number increases and always exceeds that for the isothermal fluid flow. At very small thermoviscosity parameters, the critical wave and Reynolds numbers for the thermoviscous fluid flow and isothermal fluid flow coincide. Thus, when determining the conditions for the laminar-to-turbulent transition of the flow regime, it is necessary to take into account the dependence of the viscosity on temperature. The shape of this dependence does not have a significant effect on the critical Reynolds numbers. In this case, the important factor is the non-uniform temperature distribution over the channel cross-section and the corresponding distribution of the fluid viscosity.

Download file
Counter downloads: 7

Keywords

critical flow parameters, neutral curves, dynamics of transverse velocity perturbations

Authors

NameOrganizationE-mail
Murtаzin Nаdir E.Ufа Stаte Petroleum Technologicаl Universitynadir.murtazing@gmail.com
Murtаzinа Reginа D.Ufа University of Science nnd Technologyreginaufa@yandex.ru
Mukhutdinovа Аygul’ А.Mavlyutov Institute of Mechanics of the Ufa Federal Research Center of the Russian Academy of Sciencesmukhutdinova23@ya.ru
Nizаmovа Аdelinа D.Mavlyutov Institute of Mechanics of the Ufa Federal Research Center of the Russian Academy of Sciencesadeshka@yandex.ru
Всего: 4

References

Drazin P.G.Introduction to Hydrodynamic Stability. Cambridge: Cambridge University Press, 2002.
Petukhov B.S. Heat transfer and friction in turbulent pipe flow with variable physical properties // Advances in Heat Transfer. 1970. V. 6. P. 503-564. doi: 10.1016/S0065-2717(08)70153-9.
Orszag S.A. Accurate solution of the Orr-Sommerfeld equation // J. of Fluid Mech. 1971. V. 50. P. 689-703. doi: 10.1017/S0022112071002842.
Шкаликов А.А. Спектральные портреты оператора Орра-Зоммерфельда при больших числах Рейнольдса // Современная математика. Фундаментальные направления. 2003. Т. 3. С. 89-112. URL: http://mi.mathnet.ru/cmfd17.
Скороходов С.Л., Кузьмина Н.П. Аналитико-численный метод решения задачи типа Орра-Зоммерфельда для анализа неустойчивости течений в океане // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2018. Т. 58, № 6. С. 1022-1039. doi: 10.7868/S0044466918060133.
Урманчеев С.Ф., Киреев В.Н. Установившееся течение жидкости с температурной анома лией вязкости // Доклады академии наук. 2004. Т. 396, № 2. С. 204-207. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17352428.
Рахимов А.А., Валиев А.А. Особенности экспериментального изучения устойчивого и не устойчивого вытеснения в ячейке Хеле-Шоу, заполненной стеклянными шариками // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2022. № 77. С. 140-157. doi: 10.17223/19988621/77/11.
Рахимов А.А., Валиев А.А. Экспериментальное изучение влияния ультразвука на движе ние стеклянных шариков в ячейках Хеле-Шоу // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2022. № 80. С. 117-132. doi: 10.17223/19988621/ 80/11.
Киреев В.Н., Низамова А.Д., Урманчеев С.Ф. Некоторые особенности гидродинамиче ской неустойчивости течения термовязкой жидкости в плоском канале // Прикладная математика и механика. 2019. Т. 83, № 3. С. 454-459. doi: 10.1134/S003282351903007X.
Melenk J.M., Kirchner N.P., Schwab C. Spectral Galerkin discredization for hydrodynamic stability problems // Computing. 2000. V. 65. P. 97-118. doi: 10.1007/s006070070014.
Nizamova A.D., Murtazina R.D., Kireev V.N., Urmancheev S.F. Features of laminar-turbulent transition for the coolant flow in a plane heat-exchanger channel // Lobachevskii J. Math. 2021. V. 42. P. 2211-2215. doi: 10.1134/S1995080221090249.
Мухутдинова А.А., Низамова А.Д., Киреев В.Н., Урманчеев С.Ф. Экспериментальная установка для исследования устойчивости течения жидкости // Многофазные системы. 2024. Т. 19, № 1. С. 35-39. doi: 10.21662/mfs2024.1.005.
 Variation in the region of hydrodynаmic stаbility depending on a thermoviscosity pаrаmeter | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2025. № 95. DOI: 10.17223/19988621/95/9

Variation in the region of hydrodynаmic stаbility depending on a thermoviscosity pаrаmeter | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2025. № 95. DOI: 10.17223/19988621/95/9

Download full-text version
Counter downloads: 79