Esmaeeli A., Passandideh-Fard M. «Определение характеристик многоугольного гидравлического прыжка при натекании жидкой струи на плоскую подложку» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 122-137 (2021)

Неустойчивости, возникающие при натекании жидкой струи на плоскую пластину, рассматриваются с помощью комбинированного численно-аналитического метода. Когда жидкая струя ударяется о подложку, она растекается по подложке и в экспериментах наблюдается круговой гидравлический прыжок, возникающий на некотором расстоянии по радиусу от точки натекания струи. Неустойчивости, развивающиеся в потоке жидкости, при определенных условиях изменяют форму прыжка с круговой на многоугольную. Однако с численной точки зрения моделируемый гидравлический прыжок всегда имеет круговую форму, так как эти неустойчивости игнорируются при численном моделировании. Поскольку число углов многоугольного прыжка представляет собой важную характеристику рассматриваемого явления, цель настоящего исследования состоит в объединении характеристик моделируемого кругового прыжка в некоторую аналитическую модель, имеющуюся в литературе, чтобы получить число углов многоугольного прыжка. Чтобы следить за свободной поверхностью жидкости во время соударения струи с подложкой и дальнейшим деформированием этой поверхности, приводящим к круговому прыжку, используется метод объема жидкости совместно с алгоритмом Юнга. Важными параметрами рассматриваемого явления, которые используются в методе, предложенном в настоящем исследовании, являются высота жидкости выше и ниже по потоку от гидравлического прыжка, а также радиус и кривизна прыжка, которые могут быть извлечены из численных результатов моделирования кругового гидравлического прыжка. Полученное при расчете число углов многоугольного прыжка сравнивается с числом углов в эксперименте для различных случаев, между которыми наблюдается хорошее согласие.