Development of Lagrangian hydrodynamics for three-dimensional nonlinear instability of vortices

涡旋三维非线性不稳定性拉格朗日流体动力学的发展

• 批准号: 21540390
• 负责人: FUKUMOTO Yasuhide
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21540390/
• 关键词: 流体物理; ケルヴィン波; ラグランジュ的記述; 波のエネルギー; 波-平均流相互作用; 擬運動量; ハミルトン的ホップ分岐; 三波相互作用; ホールMHD渦輪; 波・平均流相互作用; 弱非線形安定性; 振幅方程式; ハミルトン的標準形; ハミルトン的ピッチフォーク分岐; 渦輪; 楕円形渦核; 楕円型不安定性; WKB法; 速い歳差回転

A circular-cylindrical vortex embedded in an inviscid incompressible fluid is neutrally stable, but can be destabilized by symmetry-breaking perturbations. The Eulerian treatment has difficulty in calculating the mean flow nonlinearly induced by waves. We have developed a method of exploiting the Lagrangian variables for calculating unambiguously the mean flow, whereby all the coefficients of the amplitude equations were determined to third order in amplitude. These equations were converted into canonical Hamltonian equations by normalizing dependent variables. Besides, we investigated the short-wavelength stability by use of the WKB method, to complement the normal-mode analyses.

嵌入不可压缩的流体中的圆形圆柱形涡流是中性稳定的，但可能会因对称性破坏的扰动而稳定。 Eulerian处理在计算波浪非线性诱导的平均流程方面很难。我们开发了一种利用拉格朗日变量来明确计算平均流量的方法，从而确定振幅方程的所有系数在振幅中确定为三阶。这些方程通过标准化因变量将其转换为规范的Hamltonian方程。此外，我们通过使用WKB方法研究了短波长的稳定性，以补充正常模式分析。

项目成果

Reynolds-number effect on vortex ring evolution in a viscous fluid

• DOI: 10.1063/1.3693276
• 发表时间: 2012-03
• 期刊: Physics of Fluids
• 影响因子: 4.6
• 作者: F. Kaplanski;Y. Fukumoto;Y. Rudi

Local instability of a rotating flow driven by precession of arbitrary frequency

• DOI: 10.1088/0169-5983/43/5/055502
• 发表时间: 2010-03
• 期刊: Fluid Dynamics Research
• 影响因子: 1.5
• 作者: Me Me Naing-Me;Y. Fukumoto

非等方媒質中における電磁場の特異モード

各向异性介质中电磁场的奇异模式

• 发表时间: 2009
• 作者: 福本康秀;A.B.Samokhin
• 通讯作者: A.B.Samokhin

ケルヴィン波のエネルギーと誘導される平均流, そしてその楕円流の弱非線形安定性理論への応用

开尔文波能与诱导平均流及其在椭圆流弱非线性稳定性理论中的应用

• 发表时间: 2009
• 作者: 福本康秀;廣田真;彌榮洋一
• 通讯作者: 彌榮洋一

渦度のトポロジーと楕円流の弱非線形安定性への応用

椭圆流涡度拓扑和弱非线性稳定性的应用

• 发表时间: 2010
• 作者: F.Corberi;L.F.Cugliandolo;H.Yoshino;A. Shudo;福本康秀
• 通讯作者: 福本康秀