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Spike formation theory in three-dimensional flow separation

Santhosh, Sreejith und Haodong, Qin und Klose, Björn und Jacobs, Gustaaf B. und Jérôme, Vétel und Mattia, Serra (2023) Spike formation theory in three-dimensional flow separation. Journal of Fluid Mechanics, 969, A25. Cambridge University Press. doi: 10.1017/jfm.2023.559. ISSN 0022-1120.

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Offizielle URL: https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-fluid-mechanics/article/spike-formation-theory-in-threedimensional-flow-separation/C4765E3F64B45C931C43B7D0134AFD96

Kurzfassung

We develop a frame-invariant theory of material spike formation during flow separation over a no-slip boundary in three-dimensional flows with arbitrary time dependence. Based on the exact evolution of the largest principal curvature on near-wall material surfaces, our theory identifies fixed and moving separation. Our approach is effective over short time intervals and admits an instantaneous limit. As a byproduct, we derive explicit formulas for the evolution of the Weingarten map and the principal curvatures of any surface advected by general three-dimensional flows. The material backbone we identify acts first as a precursor and later as the centrepiece of Lagrangian flow separation. We discover previously undetected spiking points and curves where the separation backbones connect to the boundary and provide wall-based analytical formulas for their locations. We illustrate our results on several steady and unsteady flows.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/201640/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Spike formation theory in three-dimensional flow separation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Santhosh, SreejithNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haodong, QinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klose, Björnbjoern.klose (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8069-7885NICHT SPEZIFIZIERT
Jacobs, Gustaaf B.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jérôme, VételNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mattia, SerraNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 August 2023
Erschienen in:Journal of Fluid Mechanics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:969
DOI:10.1017/jfm.2023.559
Seitenbereich:A25
Verlag:Cambridge University Press
ISSN:0022-1120
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Boundary layer separation, pattern formation, separated flows
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung, L - Virtuelles Triebwerk
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Test und Simulation für Gasturbinen
Hinterlegt von: Klose, Björn
Hinterlegt am:08 Jan 2024 11:15
Letzte Änderung:02 Dez 2024 14:47

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