湍流三维对流中的拉格朗日热输运
流体动力学
2021-04-07 v3
摘要
通过停留时间较长的拉格朗日轨迹,可识别与周围环境混合效果不佳、从而在完全湍流三维Rayleigh-Bénard流中对热输运贡献较小的空间区域。这些轨迹探测了拉格朗日相干集(CS),我们在具有方形截面、长宽比 、瑞利数 、普朗特数 和 的对流池直接数值模拟中对此进行研究。分析基于 个在时间依赖流场中被平流的拉格朗日示踪粒子。轨迹簇通过带扩散核的图拉普拉斯算子识别,该算子量化轨迹段的连通性,并随后采用稀疏特征基近似(SEBA)进行簇检测。图拉普拉斯与SEBA的结合显著改善了簇识别,并与欧拉参考系中的大尺度结构进行比较。我们表明,对于所有所研究的 ,检测到的CS对全局湍流热输运的贡献比空间补集中的轨迹少三分之一。这是通过监测示踪轨迹系综上的努塞尔数(一种无量纲局部传热度量)实现的。
引用
@article{arxiv.2011.04986,
title = {Lagrangian heat transport in turbulent three-dimensional convection},
author = {Philipp P. Vieweg and Christiane Schneide and Kathrin Padberg-Gehle and Jörg Schumacher},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.04986},
year = {2021}
}
备注
8 pages, 5 figures