Atwood 数与 Reynolds 数对浮力驱动均匀变密度湍流演化的影响
流体动力学
2020-06-24 v1
摘要
通过使用高分辨率直接数值模拟，研究了 Atwood 数高达 0.75 且大 Reynolds 数下浮力驱动的均匀变密度湍流（HVDT）的演化。为帮助理解浮力驱动 HVDT 的高度非平衡性质，根据湍流动能导数的行为将流动演化划分为四种不同机制。结果表明，每种机制对 Atwood 数和 Reynolds 数均有独特的依赖类型。发现基于流动组成的流场局部统计相较于基于整体流动的统计对 Atwood 数和 Reynolds 数更为敏感。还观察到在较高 Atwood 数下，不同流动特征在不同时刻达到其渐近 Reynolds 数行为。基于 Favre 涨落动量的能量谱相较于先前使用的其他形式，对具有恒定性质的变密度流的黏性效应的大尺度污染更少。能量谱的演化突出了四种流动机制的不同动力学特征。因此，作为生成与耗散之比的函数，中到大尺度的能量谱斜率从 -7/3 演化到 -1。在所研究的最高 Reynolds 数下，湍流开始衰减后，经典 Kolmogorov 谱在中到高尺度上出现。最后，讨论了浮力驱动 HVDT 与更常规的平稳湍流之间的异同，并提出了新的分析策略与工具。
引用
@article{arxiv.2004.00752,
title = {Atwood and Reynolds numbers effects on the evolution of buoyancy-driven homogeneous variable-density turbulence},
author = {Denis Aslangil and Daniel Livescu and Arindam Banerjee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.00752},
year = {2020}
}