粘弹性介质通道流中的非模态放大与弹性湍流转变

科学讲座5（2023）100108粘弹性介质通道流中扰动的非模态放大萨蒂什·库马尔明尼苏达大学化学工程与材料科学系，明尼苏达州明尼阿波利斯市，MN 55455，美国自动清洁装置保留字：非模态放大弹性湍流粘弹性流体通道湍流向湍流的A B标准在非牛顿流体力学中，具有弱惯性和初始小振幅扰动的粘弹性流体的通道湍流是否以及如何转变为弹性湍流是一个基本的尚未解决的问题标准的（模态）线性稳定性分析通常预测这些湍流在没有惯性的情况下是稳定的然而，由于线性化问题的非正态性质，初始小振幅扰动可以经历相当大的瞬态（非模态）放大。 这种放大可能使湍流进入非线性项不再可以忽略的状态，从而触发向弹性湍流的转变。 本次演讲将提供非模态放大的基本思想的概述，阐明其相关性粘弹性通道湍流，并提出一些最近的结果表明，聚合物应力波动由于空间本地化的时间周期性扰动可以放大一个数量级，而只有可以忽略的速度波动的放大。 这种应力放大在空间中是高度局部化的，可能与理解最近的实验观察（由P. Arratia及其同事）有关，这些实验观察是在粘弹性流体的微通道内的弹性湍流（G. 哈里哈兰，M. R. Jovanovic和S.Kumar，J.非牛顿流体力学291（2021）104514）。本文的视频可以在j.sctalk.2022.100108上找到。https://doi.org/10.1016/图和表图1.一、通道-水流几何形状示意图（改编自Hoda等人，[1]）。通讯作者。电子邮件地址：kumar030@umn.edu。h tt p：//dx. 多岛或g/10。1016/j。我的天啊。20 22. 1 0 0 10 8接收日期：2022年11月25日;接受日期：2022年11月28日27 7 2 - 56 93/©2022TheA ut h or r. 由E lsevier L td提供。 这是一个操作过程，需要遵循C CBY指令（http：//c re ati ve c mmo ns. 或g/li ce nss/by/4. 0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表科学讲座杂志首页：www.elsevier.es/sctalkS. 库马尔科学讲座5（2023）100108图二、说明瞬时增长以及它是如何从“不合适“的初始条件中产生的。致谢这项工作是与Mihailo Jovanović合作完成的，Nazish Hoda、Binh Lieu和Gokul Hariharan也提供了帮助。 演讲于2021年5月26日举行。资金这项工作得到了国家科学基金会的支持[授权号CBET-1510654]。明尼苏达大学的明尼苏达超级计算研究所（MSI）因提供计算资源而闻名。申报利益作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。引用[1]N. Hoda，M.R.Jovanović，S.Kumar，J.流体机械 601（2008）407、625（2009）411。进一步阅读[1] A. 格罗伊斯曼河谷Steinberg，New J.Phys. 6（2004）29。[2] L. Pan，A.莫罗佐夫角P.E.瓦格纳Arratia，Phys.Rev. Lett. 110（2013）174502。[3] K.P. Nolan，A.阿加瓦尔河莱河，巴西-地防护罩，微流体。纳米胶体。20（2016）101.[4] A.N. Morozov，W.van Sarloos，Phys.众议员112.第447（2007）号决议[5] A. Morozov，W.van Sarloos，J. Stat.Phys. 175（2019）554.[6] B. Qin，P.E.Arratia，Phys.Rev. 2017年第2期第08330号《流体》[7]G. Hariharan，M.R. Jovanović，S. Kumar，J.非牛顿流体机械291（2021）104514。[8] S. Grossmann，Rev.Mod. Phys. 72（2000）603。[9] M.R. Jovanović，Annu. Rev.Fluid Mech.53（2021）311.[10] M. 松原，P.H.阿尔弗雷德松，J.流体机械 430（2001）14[11] K.M. Butler，B.F.Farrell，Phys.第1637章一夜情[12] 法律公告Trefethen，A.E.南卡罗来纳州特雷费滕Reddy，T.A.Drivel，Science 261（1993）57 8.[13] P.J. Schmid，Annu，Rev. Fluid.第129章：一夜情[14] B.F. 法雷尔，P.J.约安努，物理学家2600.第2600章：你是我的女人[15] B. 巴米耶，M.Dahleh，Phys.第3258章.[16] M.R. Jovanović，B. Bamieh，J.Fluid Mech.534（2005）[17]R. Sureshkumar，医学博士史密斯，R.C.阿姆斯特朗，R.A. Brown，J.非牛顿流体力学82（1999）5 7.[18] K. 阿塔里克河Keunings，J.非牛顿流体力学 102（2002）29[19] R. Kupferman，J.非牛顿流体力学 127（2005）[20] C.R. 多林湾Eckhardt，J.Schumacher，J.非牛顿流体力学 135（2006）92.[21] M. Renardy，J. Non-Newtonian Fluid Mech.159（2009）13 7.[22] B.K. Lieu，M.R.Jovanović，S.Kumar，J.流体机械 723（2013）232.[23] M.R. Jovanović，S.Kumar，Phys. 流体22（2010）023101。[24] L. 勃兰特，欧洲J. 机甲80.第80章：你是谁[25] M.R. Jovanović，S.Kumar，J.非牛顿流体力学 166（2011）755。[26] G. 哈里哈兰Kumar，M.R.Jovanović，J.Comput. Phys. 439（2021）11024 1.[27]F. Charru，Hydrodynamic Instabilities，Cambridge University Press，2011。[28] R.L. Panton，不可压缩流，第4版， John Wiley &Sons，2013.SatishKumar是明尼苏达大学杰出的McKnight大学教授，他在化学工程和材料科学系任教。教授Kumar于1993年在明尼苏达州获得本科学位，1994年在斯坦福大学获得硕士学位，1998年获得博士学位，均为化学工程专业。在巴黎高等师范学院和密歇根大学从事博士后工作后，他于2001年加入明尼苏达大学Kumar教授目前担任界面和材料工程研究工业合作伙伴关系（IPRIME）的学院主任，这是一个大学-工业联盟。他是美国物理学会的研究员和杰出的研究员，是《工程数学杂志》的联合主编，担任《工程数学杂志》的编辑委员会成员。《非牛顿流体力学杂志》，是美国物理学会流体动力学分会执行委员会成员，并且是国际涂料科学与技术学会前主席教授Kumar的研究涉及传输现象，胶体和界面科学，流变学，应用和计算数学以及实验的整合，以解决材料加工中的 这些基础研究在150多篇期刊文章和24篇博士论文中进行了描述，经常受到工业应用的启发，如涂层和印刷工艺，聚合物加工，纳米微流体/微流体和能源。2