近壁湍流中内、外区运动的因果分析
流体动力学
2025-10-20 v2 混沌动力学
数据分析、统计与概率
摘要
在本工作中，我们研究了近壁内、外区湍流运动的因果关系。内区运动被定义为自维持的近壁循环，而外区运动则定义为存在于对数律区并在近壁区域留下足迹的运动。我们采用了三种典型方法进行因果推断，即传递熵、信息流和SURD（协同-独特-冗余因果分解）。这些因果推断方法首先被应用于几个典型问题，以展示它们的能力和差异，包括一个线性问题、一个非线性问题和一个近壁湍流的低维模型。结果表明，所有三种方法都能得出一致的因果发现。此外，我们利用改进的内-外区分解方法，通过这三种方法研究了槽道流中内、外区湍流运动之间的因果关系。研究揭示，内区和外区运动都是自维持的且相互独立，支持了所有尺度上湍流运动的自维持机制。我们还发现，在外区运动及其近壁足迹中存在自上而下和自下而上的影响，这挑战了传统的单一自上而下观点。更有趣的是，压力被识别为在内-外区因果关系中扮演积极角色，并可能充当连接内、外区湍流运动的桥梁。
引用
@article{arxiv.2404.08907,
title = {Causal analysis of inner and outer motions in near-wall turbulence},
author = {Jingxuan Zhang and Zhengping Zhu and Limin Wang and Ruifeng Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.08907},
year = {2025}
}