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공간 발달 유동에서의 글로벌 불안정성에 의한 비수직성과 비선형성

전문가 제언: ○ 혼합층, 제트, 후류(wakes), 박리 및 기포 등과 같은 개방 유동에 있어서, 이런 복잡한 유동은 유체 입자들이 연속적으로 하류로 이동되는 확장된 영역에서 발달된다. 이것들은 소음의 증폭과 진동을 일으키는데, 이 두 가지 모두 강한 비선형성을 나타낸다.

○ 완전히 전체적인 상황 하에서 기본 유동과 불안정성은 광범위하게 분리된 길이 규모에 따라 특성화될 필요가 없다. 운동은 고유방향(eigen-direction)인 흐름방향(flow-direction)과 함께하는 전체 물리 영역 내에 존재하는 전체적 모드들 사이의 상호작용의 결과로 보아진다.

○ 선형 전체적 모드의 비수직성(non-normality)도 완전히 비선형적인 상태로 선형 전체적 이론의 확장에 강한 제약을 주고 있다. 유동이 약하게 비평행적인 경우에 이 제약은 너무나 가혹해서 선형 전체적 모드 이론은 거의 도움이 되지 않는다. 이 경우는 분기된 상태 영역으로부터 기본 상태 영역을 분리하는 선단(front)의 존재를 포함하는 완전 비선형적 수식의 개발이 훨씬 더 적절하다.

○ 기본 유동 이류에서 기인한 특정 비수직성은 항상 실제 개방 유동 내에 존재한다. Giannetti & Luchini(2003)은 Hill(1992)에 의한 이전 연구를 확장하여 2차원(2D) 실린더 후류에 대해 이런 이론을 개발하였다.

○ 강한 비선형성은 절대적, 대류적인 불안정성 개념의 확장에 의해 고려되어질 것이다(Chomaz(1992)). 만약 시스템이 이동 프레임 안의 어느 곳에서나 기본 상태로 이완되었다면, 유한 확장과 크기의 모든 초기 교란에 대해서 시스템의 기본 상태가 비선형적으로 안정적이다. 만약 위의 경우에서 안정적이지 않다면, 이 시스템은 불안정하다. 만약 시스템이 실험실 프레임 안의 어느 곳에서나 기본 상태로 이완되지 못했다면, 유한 확장과 크기의 일부 초기 교란에 대해서 불안정성은 비선형적임이 확실하다.

저자: Chomaz, JM
자료유형: 학술정보