管流中层流-湍流间歇性的实验研究
流体动力学
2019-06-25 v2
摘要
在剪切流中，湍流首先以被层流流体包围的局域结构（puffs/spots）形式出现。我们在此通过管道实验研究这种空间间歇性流动，表明湍流puff具有明确的相互作用距离，该距离设定了puff的最小间距以及最大可观测湍流分数。这里采用了两种方法。从层流开始，可以通过管壁局部注入射流来产生puff。当扰动以低频周期性施加时，如预期，观察到规则的puff序列，其中puff间距由平均流速与扰动频率之比给出。另一方面，在高频下，发现puff相互作用并相互湮灭。改变扰动频率可以确定相互作用距离。在第二组实验中，雷诺数从充分发展的湍流突然降低到间歇性状态。由此产生的流动自组织成一系列恒定大小的puff，与Couette流和Taylor-Couette流不同，这些puff是随机间隔的。湍流斑块之间的最小距离与puff相互作用长度相同。发现puff相互作用长度与平面Couette流和Taylor-Couette流中规则条纹和螺旋图案的波长非常一致。我们提出这些流动中存在相同的相互作用机制。
引用
@article{arxiv.1008.2294,
title = {Experimental investigation of laminar turbulent intermittency in pipe flow},
author = {Devranjan Samanta and Alberto de Lozar and Bjoern Hof},
journal= {arXiv preprint arXiv:1008.2294},
year = {2019}
}