磁力搅拌器实验产生的自由衰减萨夫曼湍流

我们实验研究了三维流体动力学湍流的衰减，该湍流最初由封闭容器中厘米大小的磁力搅拌器的随机运动产生。这种零平均流均匀各向同性湍流非常适合测试萨夫曼模型和巴切勒模型的自由衰减湍流。在这里，我们报告了一组一致的实验测量结果（湍流动能的时间衰减、能量耗散率以及积分尺度的增长），有力地支持了萨夫曼模型。我们还测量了衰减早期萨夫曼不变量的守恒，并表明能谱在大尺度上按$k^{2}$标度，并在衰减过程中保持其自相似形状。因此，这封信首次提供了萨夫曼不变量与大尺度$k^{2}$能谱之间联系有效性的实验证据。当容器尺寸足够大时，最终的衰减状态与萨夫曼模型紧密对应。