槽流时间转捩过程中物质表面的演化
流体动力学
2016-04-20 v1
摘要
我们报告了关于K型时间过渡槽流中物质表面演化的拉格朗日研究。基于来自直接数值模拟(DNS)的欧拉速度场，应用后向粒子追踪方法求解拉格朗日标量场的输运方程，进而可将拉格朗日场的等值面提取为演化中的物质表面。针对使用物质表面进行相干结构演化的拉格朗日研究，解决了三个关键问题。第一，初始标量场由所提准则唯一确定，使得初始物质表面可近似为涡面，并在初始层流态中保持不变量。第二，展示了最初来自不同壁距离的典型物质表面的演化，并识别出具有最大变形的有影响物质表面。在该表面上还观察到具有涡线最大曲率增长的大涡量变化。此外，通过物质表面上的条件统计，可以以拉格朗日方式刻画转捩中的关键事件。最后，证明了该有影响物质表面（初始为涡面）在涡结构发生显著拓扑变化之前可作为涡面的替代。因此，该物质表面可用于从拉格朗日视角阐明过渡壁流中涡结构的连续演化。将有影响物质表面的演化分为三个阶段：从初始受扰的流向-展向薄板形成三角隆起，在隆起脊附近涡片卷起并伴随涡量增强，以及具有涡丝自诱导动力学的特征发夹状结构的生成与演化。
引用
@article{arxiv.1601.04393,
title = {Evolution of material surfaces in the temporal transition in channel flow},
author = {Yaomin Zhao and Yue Yang and Shiyi Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.04393},
year = {2016}
}