基于曲率的能谱揭示Rayleigh-Bénard对流中的流动制程变化
流体动力学
2025-08-26 v2
摘要
我们利用从速度矢量场或粒子轨迹中推导出的局部曲率作为结构尺寸的替代品，计算曲率能谱。对均匀各向同性湍流的应用显示，这些谱复制了经典能谱的某些特征，如慕斯尔尺度（Taylor microscale）相当于的曲率。由于该曲率分析框架基于抽样，因此还允许对考虑的动能和曲率的时间演化进行进一步的统计分析。这些分析的主要发现是，慕斯尔范围的斜率也表现为概率密度分布中角度由构成两个 time evolution 成分的矢量的显著点。这一密度分布进一步表明其形状特征随 Rayleigh 数而变化。这种 Rayleigh 数演化使得我们能够观察 Rayleigh 数在 10^6 到 10^7 之间流动制程的变化。通过条件抽样显著 time evolution 行为并投射回物理空间来获取对该制程变化的洞察。具体而言，制程变化表现为不同 time evolution 行为的空间分布的变化。最后，我们展示该分析可应用于测量的 Lagrangian 粒子轨迹。
引用
@article{arxiv.2503.22545,
title = {Curvature-based energy spectra revealing flow regime changes in Rayleigh-B\'enard convection},
author = {Michael Mommert and Philipp Bahavar and Robin Barta and Christian Bauer and Marie-Christine Volk and Claus Wagner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.22545},
year = {2025}
}