各向同性可压缩湍流中主动与被动标量的数值研究
流体动力学
2015-05-12 v1
摘要
在本文中，我们研究了各向同性可压缩湍流中主动与被动标量之间的统计差异。在惯性范围内，动能和标量具有柯尔莫哥洛夫谱，柯尔莫哥洛夫和奥布霍夫-科尔辛常数分别为2.06和0.87。由二阶结构函数计算的局部标度指数在速度和主动标量上存在平台，而被动标量的标度指数先取0.61的最小值然后取0.73的最大值。速度与被动标量的混合三阶结构函数满足4/3定律。对于标度指数，速度与共被动标量混合的标度指数介于速度与被动标量的标度指数之间，而速度与主动标量混合的标度指数低于速度与主动标量的标度指数。在大振幅下，主动标量涨落的概率密度函数（p.d.f.）是超高斯型的，而被动标量涨落的概率密度函数是亚高斯型的。此外，两个标量增量的概率密度函数分别呈凹形和凸形，表现出小尺度上的强间歇性，并随着尺度增大接近高斯分布。主动标量具有“斜坡-悬崖”结构，而被动标量似乎由稀疏和压缩主导。通过采用“粗粒化”方法，我们研究标量级联。与被动标量不同，主动标量的级联主要由小尺度的黏性耗散和大尺度的压力膨胀决定，其中后者在小尺度激波附近是显著的，但在空间平均后可忽略，因为稀疏和压缩区域之间的抵消。最后，在惯性范围内，标量的亚网格尺度通量的概率密度函数可以坍缩到相同的分布，揭示了主动和被动标量统计的尺度不变特征。
引用
@article{arxiv.1505.02685,
title = {A numerical investigation on active and passive scalars in isotropic compressible turbulence},
author = {Qionglin Ni and Yipeng Shi and Shiyi Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.02685},
year = {2015}
}