有界和无界湍流中聚集体破碎的数值模拟

通过直接数值模拟，在一系列典型的有界和无界流动构型（如湍流槽道流、发展中的边界层和均匀各向同性湍流）中研究了充分发展湍流中小聚集体的破碎。采用最简单的破碎判据，即当局部流体动力学应力 $\sigma\sim \varepsilon^{1/2}$（其中 $\varepsilon$ 是聚集体位置处的能量耗散）超过给定阈值 $\sigma_\mathrm{cr}$（该阈值对于给定类型的聚集体是特征性的）时，聚集体发生破碎。结果表明，破碎率随阈值增大而减小。对于小阈值，它在不同流动中发展出普适标度。对于高阈值，不同流动构型之间的破碎率显示出强烈差异，突出了非普适平均流性质的重要性。为了进一步评估流动不均匀性和湍流波动的影响，将结果与光滑随机流中获得的结果进行了比较。此外，我们讨论了一组独立代理变量的局限性和适用性。