湍流条带的极小种子
流体动力学
2021-07-22 v1
摘要
本工作中，采用非线性变分优化来获取槽道流中湍流条带形成的极小种子。结合非线性优化与能量二分法，我们发现获得空间图案化湍流的极小能量阈值在 时按 缩放。极小种子由一个局域的斑点状结构以及充满整个域的低幅值大尺度四极结构组成。层流这一极小能量扰动在流向和展向的主导波数分别等于 和 ，并且随着雷诺数增大表现出更显著的空间局域性。在 时，极小种子随时间演化产生一条孤立的斜条带；而在 时，观察到近乎展向对称的演化，产生两条不同的条带。对于非极小的优化扰动，在低 下也发现了类似的演化。这揭示了槽道流中依赖于雷诺数和扰动初始能量的两种不同湍流条带形成机制。这两种机制中哪一种被选择，似乎受到新生成条带衰变概率的影响，该概率随时间增加，但随雷诺数减小。
引用
@article{arxiv.2107.10157,
title = {Minimal seeds for turbulent bands},
author = {E. Parente and J-Ch. Robinet and P. De Palma and S. Cherubini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.10157},
year = {2021}
}