Εξαγωγή συνεκτικών δομών σε ασταθείς ροές με λαγκρανσιανές μεθόδους

Abstract

Η παρούσα εργασία ασχολείται με την εξαγωγή συνεκτικών δομών κατά Lagrange, οι οποίες εμφανίζονται στο πεδίο τιμών του εκθέτη Lyapunov πεπερασμένου χρόνου, σε ροή γύρο από κύλινδρο. Αρχικά γίνεται εφαρμογή της μεθόδου σε χρονοσειρές πεδίου ταχύτητας για στρωτή ροή και οι δομές ταυτοποιούνται με αυτές προηγούμενων μεθόδων. Στην συνέχεια η μέθοδος εφαρμόζεται σε χρονοσειρές πεδίου ταχύτητας που προέρχονται από μετρήσεις ταχύτητας τυρβώδους ροής με την μέθοδο PIV οι οποίες είχαν επεξεργαστεί στην συνέχεια με την μέθοδο POD για την ανάκτηση της πληροφορίας του χρόνου. Μελετώνται περιπτώσεις σταθερής εισερχόμενης ταχύτητας καθώς και περιπτώσεις με επιβολή αρμονικών διαταραχών. Γίνεται για πρώτη φορά οπτικοποίηση της οδού στροβίλων von Kármán σε τυρβώδη ροή και μάλιστα οι δομές είναι παρόμοιες με αυτές που εμφανίζονται στην περίπτωση στρωτής ροής. Τέλος μελετάται η επίδραση των επιβαλλόμενων διαταραχών καθώς επίσης και η επίδραση της συχνότητας και του πλάτους ταλάντωσης αυτών.

Abstract ( Αγγλικά )

The purpose of this study is to reveal Lagrangian coherent structures, as ridges on the Finite-Time Lyapunov Exponent field, using discrete velocity data obtained from both CFD (laminar flow) and PIV measurements (turbulent flow) concerning flow over a cylinder. In the case of experimental data only the large scale dynamics were imprinted on the velocity data by reconstruction of the two more energetic modes of the decomposed (POD) velocity field. Various cases of inflow conditions are studied including natural and forced wake. Finally the effect of frequency and peak-to-peak velocity amplitude of the perturbations is considered.