基于涨落协方差的泊肃叶流湍流中滚条动力学研究

尽管滚条（R-S）在壁湍流动力学中起着根本性作用，但其形成与维持的物理机制仍存在争议。本工作中，我们研究在R=1650的湍流泊肃叶流中维持R-S的动力学。采用展向并置以消除条带的展向位移及相关的流动分量，从而隔离出流向平均流R-S分量以及与R-S并置的流向变化涨落的二阶统计。这种动力学上的流向平均/涨落划分有助于利用二阶统计状态动力学（SSD，称为S3T）及其密切相关的受限非线性动力学（RNL）近似中对湍流的分析刻画所获得的见解。关于条带中心线的统计对称性允许将涨落分离为蛇行与 varicose 分量。由作用于R-S上的蛇行与varicose涨落所诱导的雷诺应力分别被证明会增强低速与高速条带。这种由雷诺应力对条带的有针对性增强随着涨落场被流向平均条带拉伸而持续发生，而非与条带破碎事件相关的间歇性发生。维持流向平均滚的雷诺应力主要源自涨落的主导POD模态，这些模态可与条带上生长的最优扰动的时间平均结构相对应。这些结果与利用S3T SSD所识别出的、由拉伸湍流涨落产生的滚强迫所引起的剪切流湍流中R-S增长与维持的普适过程一致。