Rayleigh-Bénard 对流中超结构的已分辨能量收支
流体动力学
2020-03-30 v3 地球物理
摘要
湍流超结构，即湍流中的大尺度流动结构，在许多地球与天体物理环境中起着关键作用。例如，在湍流 Rayleigh-Bénard 对流中，会出现水平延展的相干大尺度对流卷。目前，对小尺度湍流涨落与大尺度相干结构之间相互作用的详细理解尚缺。在此，我们通过对高宽比下 Rayleigh-Bénard 对流的直拉数值模拟（direct numerical simulations）应用滤波方法，研究已分辨的动能与温度方差收支。特别地，我们关注大尺度流动结构与小尺度涨落之间的能量传递率。我们表明小尺度主要作为超结构的耗散。然而，我们发现依赖于高度的能量传递率具有复杂的结枃，具有显著的体区与边界层特征。此外，我们观察到尺度间的热传递主要发生在热边界层附近。我们的结果阐明了超结构与湍流涨落之间的相互作用，并可能有助于指导基于降阶模型的大尺度流动特征有效描述的开发。
引用
@article{arxiv.1905.10278,
title = {Resolved energy budget of superstructures in Rayleigh-B\'{e}nard convection},
author = {Gerrit Green and Dimitar G. Vlaykov and Juan Pedro Mellado and Michael Wilczek},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.10278},
year = {2020}
}