对流表面层湍流中速度和温度波动的持久性分析
流体动力学
2020-07-30 v2 地球物理
摘要
持久性定义为波动场的局部值在切换到另一状态之前保持特定状态一定时间的概率。持久性概念有许多实际应用，从非平衡统计力学到金融动力学再到湍流中的时间尺度分布等。本研究利用野外实验数据集，对对流边界层表面层中速度和温度波动的持久性概率密度函数(PDF)进行了详细分析。结果表明，对于小于积分尺度的时间尺度，湍流速度和温度波动的持久性PDF表现出清晰的幂律行为，与自相似涡旋级联机制相关。此外，我们还表明非高斯温度波动的影响仅作用于大于积分尺度的尺度，此时持久性PDF偏离幂律并指数下降。此外，在强对流条件下，持续长于积分尺度的负温度波动事件的平均时间尺度大约等于积分尺度的两倍。但随着稳定性增加，该平均时间尺度逐渐减小，在近中性条件下几乎等于积分尺度。相反，对于长的正温度波动事件，平均时间尺度大致等于积分尺度，与稳定性无关。
引用
@article{arxiv.2005.04958,
title = {Persistence analysis of velocity and temperature fluctuations in convective surface layer turbulence},
author = {Subharthi Chowdhuri and Tamás Kalmár-Nagy and Tirtha Banerjee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.04958},
year = {2020}
}