生成湍流条带的线性与非线性最优增长机制
流体动力学
2022-04-06 v1
摘要
在倾斜域中采用线性和非线性能量优化来揭示在槽道流中形成湍流条带的主要机制。线性优化预测了流向与展向波数 、 的最优增长，对应于直接数值模拟的预乘能谱峰值。在目标时刻，线性最优扰动由倾斜条纹组成，对于足够大的初始能量，由于缺少空间局域性，其在整个域中诱发湍流。当通过向优化添加非线性效应，或通过将线性最优人工限制在展向局部区域来实现局域化时，会产生大尺度流动，从而导致局部化湍流条带的生成。这些结果表明，在倾斜域中诱导向湍流条带的转捩需要两个主要元素：诸如抬升效应这类用于生成产生拐点的高幅值流动结构的线性能量增长机制；确保空间局域化的大尺度涡。值得注意的是，仅这两个元素就能够在大的非倾斜域中也生成孤立的湍流条带。
引用
@article{arxiv.2107.10191,
title = {Linear and nonlinear optimal growth mechanisms for generating turbulent bands},
author = {E. Parente and J-Ch. Robinet and P. De Palma and S. Cherubini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.10191},
year = {2022}
}