受控涡旋和应变率的瑞利-泰勒湍流演化

我们通过对小尺度结构的优先级流控制来探讨湍流瑞利-泰勒 (RT) 流动中小尺度结构的作用。控制目标是针对高涡旋或高应变率区域( Buzzicotti 等 2020)。通过数值仿真，我们分析了流控制对 RT 统计量、混合和各向异性行为的影响。我们的结果揭示了消除剧烈小尺度运动会导致更有序和连贯的流动结构形成，伴随混合减少和各向异性增强。涡旋与标量梯度与应变率特征帧的对齐方式也被流控制所改变，减缓了动能和标量方差的向下尺度级联。当控制阈值设置在涡旋或应变率场的空间平均值以下时，RT 中的湍动力学显著抑制。此外，流控制消除了剧烈涡旋和应变率区域，导致高涡旋和高应变率区域重叠，湍动力学强度降低，流动结构更具连贯性。这些发现深化了我们对小尺度结构在 RT 流动中发挥的基本机制及其通过流控制的调制的理解。该工作对更现实的情景具有更广泛的意义，例如在磁场或旋转条件下的 RT 流动，此时小尺度运动的抑制起关键作用。