滤波核函数对近壁湍流结构尺度能学的影响

尺度间能量通量 $\Pi^\lambda$ 被广泛用作分析湍流数据中长度尺度 $\lambda$ 间能量传递的诊断工具。本文研究在恒定滤波宽度下，滤波核（锐谱、高斯、盒式）的选择如何影响计算所得的能量通量。我们对湍流圆管流模拟数据集进行空间滤波，并评估其对 $\Pi$ 局部结构的影响。尽管各壁法向距离处的平均能量通量剖面在不同核间具有定性鲁棒性，我们观察到局地化 $\Pi$ 事件的强度与空间分布存在显著差异。缓冲层中典型流动结构（条带、涡旋与 Q 事件）与瞬时 $\Pi$ 场中前向/后向传递区域之间的相关性因核类型而异。使用锐谱核时，互相关呈现强烈的上下游对称，而高斯与盒式核则不对称。对于高斯与盒式核，$\Pi$ 事件倾向于沿条带的倾斜蜿蜒局部化，而锐谱核下则集中于条带顶部。此外，使用锐谱核时，我们观察到后向散射与流体离壁输运（$Q_1$）的重合，这在高斯与盒式核中未出现。然而，所有核均预测在 $Q_1$ 事件正下游出现后向散射。结果表明，基于锐谱尺度分离的尺度间能量通量解释应谨慎对待，因此类核在物理空间中具有非局域性，而 $\Pi$ 事件本质上是局域化的。我们的 Python 后处理工具 eFlux 用于圆管流中的尺度分离与能量通量分析，可免费获取并易于适配其他流动构型与滤波宽度。