湍流羽流中的动态弥散
流体动力学
2018-12-17 v1
摘要
由恒定浮力源产生的湍流浮力羽流，其实验观测已借助质量、动量与浮力通量守恒的水平平均模型得到了极为成功的描述。然而，具有时变浮力通量的羽流实验观测在定量模型方面更具挑战性。在羽流的每个高度上，速度的水平变化导致沿轴剪切，从而产生相对于平均流的弥散输运。对于时变源，羽流动态特性的轴向弥散在流动演化中起着关键作用。利用混合长理论的思路，我们引入了一个描述该轴向弥散的模型，并通过与浮力通量突减或突增的羽流实验观测相比较来检验该模型。在这两种情形下，我们展示了从一种浮力通量到另一种的过渡是自相似的，并且利用数据我们发现轴向弥散可表示为 β Ub，其中 β 位于 0.70–0.88 范围内，U 和 b 分别为高度 z 和时间 t 处羽流的水平平均垂直速度与半径。当浮力通量稳定时，我们的模型也退化为经典羽流模型。
引用
@article{arxiv.1812.05899,
title = {Dynamical dispersion in turbulent plumes},
author = {Matthew M. Scase and Andrew W. Woods},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.05899},
year = {2018}
}