多层孔隙-流体通道平面泊肃叶流动的非模态稳定性分析

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本研究采用经典模态分析、能量方法和非模态分析，对各向异性孔隙壁多层通道中粘性牛顿流体的平面泊肃叶流动稳定性进行了系统分析。重点调查了孔隙壁参数（包括深度比—孔隙层厚度与流体层厚度之比、各向异性渗透率—用平均渗透率和各向异性参数表征）对流动不稳定性的影响。模态稳定性分析和能量方法表明，各向异性参数具有稳定流动的作用，而深度比和平均渗透率会导致流动失稳。能量预算分析揭示了能量生成项通过雷诺应力将基流能量传递给扰动，放大各层中的动能，从而增强不稳定模态的增长率。模态分析得到的临界雷诺数与能量方法得到的临界雷诺数存在显著差异，这证实了瞬态扰动动能的增长。通过研究瞬态增长和响应函数，揭示了流动对初始条件和外部激励（可接受性分析）的响应特性。结果表明，在亚临界雷诺数条件下存在显著的瞬态增长。增加平均渗透率或深度比、降低各向异性参数可显著增强这种瞬态增长。确定了导致最大瞬态放大的最优扰动，包括反向旋转涡旋（涡卷）和条纹结构。

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