具有螺旋度的湍流中的各向同性三阶统计量：2/15定律
混沌动力学
2009-11-10 v1
摘要
所谓的2/15定律，即具有螺旋度的各向同性湍流中两点三阶速度统计量，首次通过在一个512^3周期域中对纳维-斯托克斯方程的直接数值模拟计算得出。该定律是惯性范围内螺旋度守恒的表述，类似于高雷诺数湍流中能量守恒的基准柯尔莫哥洛夫4/5定律。当在流动中的任意方向测量时，适当归一化的宇称破缺统计量与各向同性湍流所预测的理论值2/15不符。它们高度各向异性且多变，并在很长一段时间内保持这种状态。我们采用了一种最近发展的技术来对多个方向进行平均，从而恢复流动的统计各向同性分量。角度平均后的统计量在瞬时达到2/15因子约7%的精度，在时间平均上约5%的精度。与出现在4/5定律中的能量相关的反射对称结构函数和能量通量相比，出现在2/15定律中的螺旋度相关统计量及其相应的螺旋度通量在惯性区和粘性区的行为表现出更强的各向异性和间歇性。这表明柯尔莫哥洛夫关于高雷诺数下局部各向同性的假设需要针对此处研究的螺旋度相关统计量进行修正。
引用
@article{arxiv.nlin/0409030,
title = {Isotropic third-order statistics in turbulence with helicity: the 2/15-law},
author = {Susan Kurien and Mark A. Taylor and Takeshi Matsumoto},
journal= {arXiv preprint arXiv:nlin/0409030},
year = {2009}
}
备注
11 pages, 9 figures, appeared in J. Fluid Mech. vol 515, pp 87-97 (2004)