壁面有界流动缓冲层与对数层中自维持过程的非线性机制
流体动力学
2021-10-26 v3
摘要
本文研究了壁面有界湍流自维持过程（SSP）中的非线性机制。采用分解（resolvent）分析来识别在缓冲层和改进的对数（log）层最小通道数值模拟中产生最大速度放大的主强迫模态。本研究针对的波数为沿流向无限长、展向一次周期的基本模态的波数。然后将所识别的模态在每个时间步从对应最小通道模拟的 Navier-Stokes 方程非线性项中投影出去。结果表明，去除基本波数的主强迫模态可抑制缓冲层与对数层中的湍流，且在缓冲层中效果更显著。去除基本波数的主模态以外的其他模态仅对流动产生微小影响。对非线性项中二进相互作用的仔细考察显示，对主强迫模态的贡献来自有限的一组波数相互作用。利用条件平均，将负责产生自维持湍流非线性相互作用的流动结构识别为展向滚轴与倾斜条纹的相互作用。这种基于运动方程的方法验证了缓冲层与对数层 SSP 的相似性，并刻画了最小通道 SSP 中潜在的二次相互作用。
引用
@article{arxiv.1911.07117,
title = {Nonlinear mechanism of the self-sustaining process in the buffer and logarithmic layer of wall-bounded flows},
author = {Hyunji Jane Bae and Adrian Lozano-Duran and Beverley J. McKeon},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.07117},
year = {2021}
}