两盘之间冯·卡门旋流中的弹性湍流
流体动力学
2009-11-13 v1 混沌动力学
摘要
我们讨论了弹性应力在弹性湍流统计特性中的作用，弹性湍流通过两盘之间的聚合物溶液流动实现。弹性应力的动力学类似于磁流体动力学中的小尺度快速发电机，以及 Batchelor 机制中被动标量的湍流平流。这两个系统在文献中都有理论研究，我们利用这种类比来解释实验观察到的统计特性、流动结构和标度。本文通过实验证实并展示了弹性湍流的几个特征：(i) 体相中涡量和速度梯度的均方根饱和，导致弹性应力饱和；(ii) 边界层中速度梯度的均方根较大，随 Wi 线性增长；(iii) 注入功率的偏斜概率密度函数，具有指数尾部，表明间歇性；加速度的概率密度函数也表现出明显的指数尾部；(iv) 发现一个新的长度尺度，即边界层厚度，根据速度梯度均方根的轮廓测量，该尺度与容器尺寸相关且远小于容器尺寸；(v) 发现涡量、速度梯度和注入功率的结构函数的标度与被动标量在弹性湍流速度场中平流的标度相同。
引用
@article{arxiv.physics/0609112,
title = {Elastic turbulence in von Karman swirling flow between two disks},
author = {Teodor Burghelea and Enrico Segre and Victor Steinberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:physics/0609112},
year = {2009}
}
备注
submitted to Physics of Fluids; 31 pages, 29 figures (resolution reduced to screen quality)