立方 Rayleigh-Bénard 腔中的大尺度流动：长期湍流统计与宏观态转移的马尔可夫性
流体动力学
2022-01-20 v3
摘要
我们通过瑞利数 下的直接数值模拟，研究了立方封闭对流腔中湍流 Rayleigh-Bénard 对流的大尺度环流（LSC）。数值研究针对长达 对流自由落体时间的单条流动轨迹进行，以获得对四个离散 LSC 态（可归纳为一个宏观态）以及流动在短暂期间所取的两个交叉构型的充分采样。我们发现大尺度动力学强烈依赖于流体的普朗特数 ，其取值为 0.1、0.7 和 10。此外，我们运行了 3600 次短期直接数值模拟的集合来研究离散 LSC 态之间的转移概率。这第二种方法也被用于探查动力学的马尔可夫性质。我们的集合分析强烈表明从一个 LSC 态到另一个 LSC 态的转移过程具有马尔可夫性，尽管数据仍伴随相当大的噪声。该结论基于转移概率矩阵的特征值谱，进一步基于持续时间的分布以及两个连续宏观态持续时间的联合分布。
引用
@article{arxiv.2109.02481,
title = {Large-scale flow in a cubic Rayleigh-B\'{e}nard cell: Long-term turbulence statistics and Markovianity of macrostate transitions},
author = {Priyanka Maity and Péter Koltai and Jörg Schumacher},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.02481},
year = {2022}
}