湍流通道流中壁面平行面的多尺度循环

湍流壁面由各种尺寸的旋流结构构成，这些结构在围绕封闭欧拉环路的范围内诱导流体循环。本文研究壁面平行于壁面的环路循环的多尺度特性。利用 Reynolds 数为 $Re_\tau=180$, 550, 1000 和 5200 的高分辨率直接数值模拟数据库，获得不同壁面法向高度处的循环统计数据。壁面外流区域（$y^+ \gtrsim 0.1Re_\tau$）中循环的间歇性呈现类似各向同性湍流的普适双分形特征。双分形特征在靠近壁面处简化为占据整个空间的特征，其矩阶次的标度指数为线性，且低于柯尔莫戈尔范式给出的值。循环的概率密度函数在外双分形区域呈长尾分布，且显示出对环路长宽比不变性；而在内区域则接近高斯分布。靠近壁面的单分形性意味着该处的循环不具间歇性特征。