高雷诺数湍流中强烈耗散的生成

湍流中能量耗散率的强烈涨落源于应变率通过二次非线性的自放大，并受到涡量（通过涡拉伸机制）与压力 Hessian 张量的贡献；我们在此利用高达 $12288^3$ 网格点周期域中各向同性湍流的直接数值模拟，以及 $140-1300$ 范围内的 Taylor 尺度雷诺数分析上述机制。我们提取应变放大中涉及各项的统计，并额外以应变大小作为条件。我们发现应变总体上被二次非线性自放大，并通过涡拉伸衰减；而压力 Hessian 将应变涨落重新分配至平均场从而耗散强烈应变。以特征值分析强烈应变涨落表明，净放大仅由第三特征值产生，导致强压缩作用。相反，自放大项耗散另两个特征值，而涡拉伸放大它们，两效应几乎完全抵消。压力 Hessian 对每个特征值的作用定性上类似于涡拉伸，但量级显著更弱。我们的结果符合熟知观点：强烈应变组织成片状结构，其邻近强烈涡量区但因放大机制的根本差异而从不重叠。