圆柱尾流中的能量传递机制与分解分析

研究了雷诺数 Re=100 时二维圆柱后涡脱落的能量传递机制。我们首先刻画真实圆柱流所达到的能量平衡——针对整体流动及其各最具能量谐波频率。发现当在整个流场考虑时，黏性耗散与生产相平衡，因此线性机制自行实现能量平衡，从而满足 Reynolds–Orr 方程。合适的能量守恒律揭示，尽管非线性机制总体上既不产生也不消耗能量，它们却负责向更高频率的重要能量传递。将 DNS 的能量平衡与分解分析所预测者进行比较。尽管各谐波均达到合适的能量平衡，分解分析并未正确建模时间频率间的能量传递。我们通过考虑有限个谐波频率，从非线性三波相互作用的视角进一步考察能量传递的详细作用。表明非线性在能量向更高谐波频率的再分配中扮演关键角色。我们观察到不仅存在从低频到高频的能量级联，也存在从高频到低频的显著逆级联。真实的非线性能量传递机制为改进基于分解的剪切流谐波模态预测之闭合模型提供了见解。