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泰勒-库埃特流中通向湍流的路径

流体动力学 2025-02-04 v2

摘要

旋转同心圆柱间的流体流动呈现出两条截然不同的通向湍流的路径。在内圆柱旋转占优的流动中,随着转速增加,一系列线性不稳定性导致时间混沌动力学。所产生的流型占据整个系统,并在转捩过程中依次丧失空间对称性与相干性。在外圆柱旋转占优的流动中,转捩是突变的,并直接导致与层流区域竞争着的湍流区域。我们在此综述这两条通向湍流的路径的主要特征。分岔理论解释了两种情形下时间混沌的起源。然而,外圆柱旋转占优流动的灾难性转捩,只能通过以统计方法考量湍流区域的空间增殖来理解。我们强调旋转数(科里奥利力与惯性力之比)的作用,并表明它决定了间歇层流-湍流图样存在的下边界。

关键词

引用

@article{arxiv.2209.04921,
  title  = {Routes to turbulence in Taylor-Couette flow},
  author = {Daniel Feldmann and Daniel Borrero-Echeverry and Michael J. Burin and Kerstin Avila and Marc Avila},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2209.04921},
  year   = {2025}
}

备注

24 pages, 8 figures, 1 supplementary video