Kolmogorov标度连接线性流体动力学稳定性与湍流
流体动力学
2011-10-21 v1 大气与海洋物理
摘要
动能如何在众多惯性（中间）尺度上分布是湍流的一个基本特征。根据Kolmogorov 1941年的理论，基于量纲分析，该范围内能谱函数的形式为-5/3谱。实验证据已不断支持这一定律。迄今为止，这一定律一直被认为是湍流动力学所特有的非线性相互作用的显著特征。本文表明，这一图像也存在于三维稳定扰动波的线性动力学中，且适用于中间波数范围。通过对典型剪切流中这些波瞬态寿命的广泛计算，我们观察到它们在离开瞬态阶段进入最终指数衰减时所具有的残余能量呈现出非常接近-5/3的谱。观测时间也显示出类似的标度性。该标度仅依赖于波数，即对波相对于基本流的倾角、初始条件的形状对称性以及雷诺数均不敏感。
引用
@article{arxiv.1110.4403,
title = {Kolmogorov scaling bridges linear hydrodynamic stability and turbulence},
author = {Stefania Scarsoglio and Francesca De Santi and Daniela Tordella},
journal= {arXiv preprint arXiv:1110.4403},
year = {2011}
}
备注
Main paper (5 pages) + Supplemental Material (10 pages) submitted to Physical Review Letters, October 2011