二维 Taylor-Couette 流中的非均匀弹性湍流

弹性湍流是一种在粘性流体中无惯性且弹性较大时出现的、呈现空间和时间无序流态。这种流动具有广泛的技术应用前景，尤其用于微型设备中的混合和传热。虽然其实验表征在不同 setup 中已相当完善，但理论理解和数值可重复性仍然具有挑战，尤其是在壁面限制的几何中。本文我们通过数值仿真，考察了弹性湍流的 onset 及其发展湍流状态的特征。首先，我们表征了纯粹的弹性不稳定，阐明了此前对比的证据。随后我们表明，完全非线性动力学呈现出弱各向异性和强非均匀性。事实上，它们局限于靠近内壁的动态活跃区域，类似于先前预测的弹性边界层。在该区域内，尽管存在由于 setup 非均匀性导致的一些不可忽略的偏差，统计和谱湍流特性与理论预期和实验观察相当符合。