二维瑞利-贝纳尔对流中的相干解与向湍流的转捩
流体动力学
2021-01-20 v1
摘要
对于二维瑞利-贝纳尔对流，先前已利用数值延拓计算了若干类不稳定定常解（Waleffe, 2015; Sondak, 2015）。‘主’定常解在 处由传导态分岔而出，其特征长宽比（长/高）约为 。该主解对应一对逆时针-顺时针对流涡卷，其间为温度上升流，两侧为相邻下降流。通过调整域的水平长度，（Waleffe, 2015; Sondak, 2015）还发现了定常的最大热输运解，其特征长宽比小于 并随 增大而减小。相较于主解，最优热输运解在边界层厚度、羽流水平长度尺度及下降流结构方面有所改变。本研究建立了这些（不稳定）定常解与 和 时向湍流转捩之间的直接联系。在 的转捩值下，主解与最优热输运解均在适当尺度的随时间演化的温度场子域中显著出现。对于超出转捩值的 ，我们的数据分析显示 时主解持续存在，而 时最优热输运解更易被检测。在 和 两种情况下，主解与最优解的相对出现频率均与数值数据及定常解的 随 标度一致。
引用
@article{arxiv.2006.14132,
title = {Coherent Solutions and Transition to Turbulence in Two-Dimensional Rayleigh-B\'{e}nard Convection},
author = {Parvathi Kooloth and David Sondak and Leslie M. Smith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.14132},
year = {2021}
}
备注
34 pages, 23 figures