On oscillatory Kelvin-Helmholtz instability of liquids with comparable viscosities
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2023-3-60-68Abstract
We study the behavior of a two-dimensional system of immiscible incompressible viscous liquids in a rectangular cavity under horizontal harmonic high-frequency vibrations. In this system, influence of pulsating motions of the liquids causes the development of Kelvin-Helmholtz instability leading to the formation of a quasi-stationary relief on the interfacial surface in the form of a frozen wave. A direct numerical modeling of the relief formation was carried out with the use of AN-SYS Fluent software; the influence of the viscosity ratio on the parameters of the frozen wave and the flow generated by vibrations near the interface was investigated. The dependencies of the characteristics of the wave relief on supercriticality and vibration frequency are plotted for different ratios of liquid viscosities. In the cases of vibrations with sufficiently high frequency, the obtained numerical results are consistent with analytical theory developed for ideal liquids. For lower frequencies, the observed relief wavelength turns out to be noticeably longer than the theoretical predictions. For high vibration frequencies, with increasing supercriticality the wavelength increases monotonically, while for low frequencies it decreases monotonically. The relief height increases as the intensity of vibration influence increases; with significant supercriticality, it exceeds the theoretical values obtained in the ideal fluid approximation. The generation of reverse averaged flow by vibrations near the interface is found when viscosity of the upper fluid is low. In this case, the flows in the upper and lower liquids are directed opposite to each other and a noticeable decrease in the average flow generation intensity is observed.Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2023 Bulletin of Perm University. Physics
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.