大尺度相干结构对湍流对流的影响

我们通过实验室实验研究了在矩形腔体（长宽比 $A \approx 2$ 和 $A\approx 4$，瑞利数变化范围从 $5 \times 10^6$ 到 $10^8$）中空气流动的大尺度相干结构对湍流对流整体性质的影响。大尺度相干结构包括单环流和双环流流型。我们发现，在具有大尺度相干结构的湍流对流中，湍流动能产生的主要贡献来自于非均匀的大尺度运动。具有相干结构的大瑞利数对流中的湍流是由剪切而非浮力产生的。我们确定了湍流对流的全局参数（例如，湍流动能的产生和耗散、湍流速度和积分湍流尺度、大尺度剪切等）随腔体底部和顶部壁面之间温差的标度律。这些标度律与我们的理论预测一致。我们证明了具有大尺度相干结构的湍流对流的非均匀性程度很小。