由直接数值模拟得到的湍流衰减规律
流体动力学
2022-02-16 v1
摘要
对均匀各向同性湍流（HIT）动能衰减指数的现有数据考察表明，其变化幅度高达 100%。测量与模拟常常与理论论证（其本身也多种多样）不符。鉴于 HIT 是湍流理论与建模的基石，这一状况不能令人满意。我们求助于大规模直接数值模拟数据库，研究多种初值条件下的衰减 HIT。我们表明，若初值条件适当设置，Kolmogorov 衰减指数与 Birkhoff-Saffman 衰减在长时间内都易于观察到，尽管只是近似的。对两种情况，我们还给出了其他湍流统计量，如速度导数偏度、能谱与耗散，并表明衰减与增长规律大致符合理论预期，尽管靠近原点的波数谱开始相对快速地变化，意味着这些不变量并非严格存在。我们简要评述了过去实验与模拟中衰减指数差异如此之大的原因。
引用
@article{arxiv.2106.15710,
title = {Laws of turbulence decay from direct numerical simulations},
author = {John Panickacheril John and Diego A Donzis and Katepalli R Sreenivasan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.15710},
year = {2022}
}
备注
14 pages, 11 figures