International Science and Technology Journal

Home < Articles < Article Details

Critical Behavior of Maximum Shear Stress in an Unsteady Stagnation-Point Boundary Layer with Oscillatory Wall Blowing

الملخص
تبحث هذه الورقة في تأثير عدم استقرار الجريان على أقصى إجهاد قص في الطبقة المتاخمة عند نقطة الركود غير المستقرة مع وجود النفخ عند الجدار. يعتمد التحليل على جريان لزج غير قابل للانضغاط ثنائي الأبعاد يقترب من صفيحة مستوية رأسية، وذلك وفق صياغة Blyth) وHall. ) . تم أخذ سرعة الجريان الحر المتغيرة دورياً مع الزمن، وكذلك النفخ المتذبذب عند الجدار، بعين الاعتبار. ومن خلال توظيف تحولات التشابه، تم اختزال معادلات نافير–ستوكس غير المستقرة الحاكمة إلى معادلة تشابه غير خطية تصف جريان الطبقة المتاخمة. وقد حُلَّت المعادلات الناتجة عددياً باستخدام مخطط الفروق المحدودة الضمني الكامل. جرى توصيف إجهاد القص عند الجدار من خلال المشتقة الثانية لدالة التشابه، وتم تتبع قيمته العظمى مع الزمن. أظهرت النتائج أن أقصى إجهاد قص يزداد بزيادة معامل النفخ، في حين يتناقص مع ازدياد معامل عدم الاستقرار. ولكل مجموعة من معاملات الجريان، يبلغ إجهاد القص قيمة عظمى عند تردد اهتزازي محدد قبل أن يتجه نحو سلوك تقاربي. إضافة إلى ذلك، يؤدي ازدياد عدم الاستقرار إلى تأخير حدوث أقصى إجهاد قص وتخفيف شدته، مع ملاحظة حدوث تباعد في قيمه عند نطاقات معينة من المعاملات. توفر هذه النتائج فهماً جديداً لجريان نقطة الركود غير المستقر مع النفخ عند الجدار................ الكلمات المفتاحية:..............حل التشابه، جريان نقطة الركود، عدم الاستقرار، الاهتزاز، النفخ.
Abstract
This paper examines the influence of the unsteadiness parameter on the maximum wall shear stress in an unsteady stagnation-point boundary layer over a vertical flat plate with oscillatory wall blowing or suction. The analysis considers a two-dimensional, incompressible, viscous flow impinging on the plate, with time-periodic variations in both the free-stream velocity and the wall blowing/suction rate. The formulation follows the approach of Blyth and Hall. Using similarity transformations, the time-dependent Navier–Stokes equations are reduced to a single nonlinear ordinary differential equation governing the boundary layer. This equation is solved numerically using a fully implicit finite-difference scheme. Wall shear stress is obtained from the second derivative of the similarity function, and its maximum value is tracked over time to characterize the flow dynamics. Results show that increasing the blowing parameter raises the peak shear stress, whereas larger unsteadiness reduces it. For each set of flow conditions, the shear stress reaches a maximum at a specific oscillation frequency before asymptotically approaching a steady-state trend. Higher unsteadiness delays the occurrence of this peak and diminishes its magnitude. In certain parameter ranges, the shear stress exhibits erratic behavior, indicating incipient divergence............... Keywords:.............. similarity solution, stagnation-point flow, unsteadiness, oscillation, blowing.