湍流对流中从速度场检测线羽流的判据

我们提出了一种简单的新判据，可在湍流对流中靠近平板的水平面内，不使用温度场而从速度场中提取线羽流。首先证明现有针对剪切驱动壁面湍流提出的基于速度场的相干结构检测判据不适用于湍流对流。基于物理论证，我们进而提出：水平速度场的水平散度 $\overline{\nabla_H}\cdot\overline{u}$ 的负值可从速度场中提取羽流区域。随后证明该 $\overline{\nabla_H}\cdot\overline{u}$ 判据能在瑞利数范围 $7.7\times 10^5\le Ra_w\le 1.43\times 10^9$ 和普朗特数范围 $3.96\le Pr\le 5.3$ 内正确预测羽流的总长度。本判据预测的羽流区域厚度与通过均方根温度涨落阈值 $\sqrt{T'^2}=0.2 \Delta T$ 所得结果近似相同，其中 $\Delta T$ 为流体层间的温差。