Congresul francez de mecanică 2019

Turbinele eoliene și elicele sunt sursa unei treziri formate din vortexuri elicoidale ale căror proprietăți de instabilitate sunt de importanță practică, în special în parcurile eoliene. Dacă instabilitatea liniară a deformărilor cu lungime de undă lungă este bine documentată în aceste sisteme (Widnall 1972, Gupta & Loewy 1974, Okulov & Sørensen 2007), nu este același lucru pentru regimul neliniar prin care vortexurile elicoidale interacționează puternic între ele (leapfrog ). În acest studiu, prezentăm interacțiunea neliniară a două vortexuri elicoidale, utilizând mai multe modele și simulări numerice directe (DNS).

congresul

Cel mai simplu model se bazează pe analogia cu un sistem periodic de puncte vortex, model care s-a dovedit a descrie instabilitatea liniară a vortexurilor elicoidali cu miez fin în limita pasurilor elicoidale mici (Quaranta și colab. 2015, Selçuk și colab. 2018). Extindem aici această analogie la regimul neliniar, care ne permite să interpretăm dinamica vortexurilor ca un sistem hamiltonian care ar prezenta traiectorii mărginite (leapfrog) sau nelimitate (vortex overrun, Stremler 2010). Efectele de curbură pot fi, de asemenea, luate în considerare atunci când se ia în considerare o serie de inele vortex co-axiale, fără modificări fundamentale. Acest comportament persistă și este îmbogățit pentru vârtejurile elicoidale modelate de filamente non-vâscoase: traiectoria lor depinde acum atât de curbura, cât și de torsiunea lor, dar poate fi înțeleasă încă în cadrul unui sistem dinamic, în care putem introduce și vâscozitatea euristică.