关于平面 Couette 流中层流 - 湍流斑图的增长
流体动力学
2015-06-04 v1 斑图形成与孤子
摘要
本文研究了平面 Couette 流中层流 - 湍流带状斑图在全局稳定性阈值 附近的增长，低于该阈值层流最终占主导地位。我们进行了适当定制的直接数值模拟，以处理足以容纳多个条带的扩展系统。初始状态或种子是一个有限范围的倾斜湍流斑。观察到增长源于几个竞争过程：(i) 在已形成的条带段末端或附近成核湍流斑，其倾斜度与种子相同或相反；(ii) 类似于条带衰减中间隙形成的湍流坍缩。一旦展向扩展生效，即可观察到增长为迷宫状斑图。当 足够大时，通常在漫长而渐进的正则化阶段结束时获得理想对齐的斑图。在略高于 时可观察到稳定的孤立条带。当增长率不够大时，种子在漫长的瞬态后衰减，这与实验中观察到的情况类似。观察到局部连续增长/衰减的微观机制与大偏差竞争，后者是介观成核事件（湍流斑或层流间隙）的原因，控制着系统的宏观行为（斑图）。我们结合 Pomeau 基于统计物理中有向渗流和一级相变的提议讨论了这些发现的含义。
引用
@article{arxiv.1202.0277,
title = {On the growth of laminar-turbulent patterns in plane Couette flow},
author = {Paul Manneville},
journal= {arXiv preprint arXiv:1202.0277},
year = {2015}
}
备注
15p. 10 figs, to appear in the Fluid Dynamics Research special issue dedicated to publication of contributions at BIFD11 Barcelona July 18-21, 2011