非线性最优扰动及其在维持槽道流湍流中的作用
流体动力学
2025-06-25 v2 计算工程、金融与科学
最优化与控制
混沌动力学
摘要
我们通过计算非线性最优扰动，即给定有限能量且在给定固定时间范围内实现最高可能能量增长的初始条件，研究了槽道流中从平均剖面到速度波动的能量转移。结果表明，对于大范围的时间范围和初始扰动能量，非线性最优扰动展现出与 DNS 一致的条纹间距和幅度（至少在 Re_tau = 180 时），这表明它们分离了维持湍流的相关物理机制。此外，非线性扰动优于线性最优扰动所需的时间范围与先前基于 DNS 使用涡旋翻转时间的估计一致，这为某些湍流时间尺度的确定提供了新视角。
引用
@article{arxiv.2503.08283,
title = {Nonlinear optimals and their role in sustaining turbulence in channel flow},
author = {Dario Klingenberg and Rich R. Kerswell},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.08283},
year = {2025}
}