湍流流体流动中的极端耗散事件可预测吗？
流体动力学
2019-06-10 v1 动力系统
最优化与控制
混沌动力学
摘要
我们推导了湍流槽道流中极端耗散事件的前兆。利用一种近期发展的、结合底层吸引子动力学与统计的方法，我们提取了先于层流化事件并随后导致极端耗散时段的特征态。我们的方法利用湍流吸引子的粗粒统计信息（以二阶统计的形式）来识别状态空间中的高似然区域。然后我们在此高概率流形内搜索导致流动动能最大有限时间增长的状态。该状态既具有高发生概率，又导致极端耗散值。我们将给定湍流态与该临界态之间的对齐度用作极端事件的前兆，并展示了其在极端耗散事件预测中的良好性质。最后，我们分析了所推导前兆的物理相关性，并展示了其对不同雷诺数的鲁棒特性。总体而言，我们发现我们所选的前兆在其计算的雷诺数下以及具有类似极端事件的更高雷诺数流动中均表现良好。
引用
@article{arxiv.1807.10263,
title = {Are extreme dissipation events predictable in turbulent fluid flows?},
author = {Patrick J. Blonigan and Mohammad Farazmand and Themistoklis P. Sapsis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.10263},
year = {2019}
}