将湍流界面的时间演化与相干结构相联系
流体动力学
2020-07-15 v2 动力系统
摘要
湍流/非湍流界面（TNTI）的表面积通过拉伸与曲率/传播效应持续产生与消亡。本文借助 TNTI 面积的时间演化方程，研究在有与无稳定层化的湍流流中导致 TNTI 面积增长与消亡的机制。我们表明两项均具有宽泛分布，并可能在局部对产生或消亡均有贡献。但平均而言，面积增长由拉伸驱动，并近似被曲率/传播项的消亡所平衡。为考察不同长度尺度对这些过程的贡献，我们对数据施加空间滤波。由此发现，拉伸项与曲率/传播项的平均值在 TNTI 褶皱的各空间尺度上相互平衡，且该逐尺度平衡与邻近相干涡旋所观测到的尺度不变性一致。通过条件分析，我们证明 TNTI 面积的产生（消亡）定位于界面邻近处涡旋结构的前缘（背风）边缘。最后，我们表明尽管基本机制不变，增强层化会降低 TNTI 表面积产生与消亡的速率。我们提供证据表明，此降低很大程度上与界面多尺度几何的变化有关，后者在所有活跃长度尺度上趋于沿壁法向展平。
引用
@article{arxiv.2001.02427,
title = {Connecting the time evolution of the turbulence interface to coherent structures},
author = {M. M. Neamtu-Halic and D. Krug and J. P. Mollicone and M. van Reeuwijk and G. Haller and M. Holzner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.02427},
year = {2020}
}