随机 Navier-Stokes 方程的输入—输出分析：在湍流槽道流中的应用
流体动力学
2022-07-27 v1
摘要
Tissot、M\'emin 与 Cavalieri（J. Fluid Mech., vol. 912, 2021, A51）提出的随机线性建模基于受随机输运作用的经典守恒律。在平均流周围线性化并表达于傅里叶域后，该模型已证明其能预测湍流槽道流中流向速度条纹的结构。特别已证明，由未分辨非相干湍流引起的随机输运可通过抬升机制更好地重现条纹。在本文中，我们聚焦于流线型细长结构的研究，这些结构在缓冲层与对数层中具有高能量。在缓冲层中，被称为滚轴的细长流向涡被看作源于相干波—波非线性相互作用，而这在随机线性框架中被忽略。我们提出一种在随机模型中考虑这些相互作用影响的方法，即引入随机强迫以替代缺失的非线性项。此外，我们提出一种迭代策略，以确保随机噪声与解不相关，符合建模假设的要求。我们在 、 和 的槽道流的缓冲层与对数层中探究了这一更完整模型的预测能力。我们展示了相比带涡黏性的分解分析，预测有所改进，尤其在对数层中。
引用
@article{arxiv.2207.12444,
title = {Input-output analysis of the stochastic Navier-Stokes equations: application to turbulent channel flow},
author = {Gilles Tissot and André Cavalieri and Etienne Mémin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.12444},
year = {2022}
}