最小域中湍流平面库埃特流的尺度相互作用
流体动力学
2021-02-11 v1
摘要
壁湍流中的跨尺度能量传递近年来被深入研究，前向（即从大尺度到小尺度）与反向湍流能量传递均已被发现，但其对应的物理现象尚未揭示。在本研究中，我们对湍流平面库埃特流进行 DNS（直接数值模拟），采用缩小尺寸的计算域，或将流向或将展向域尺寸缩减至其最小长度，旨在阐明各方向上尺度相互作用的角色。采用流向最小域的计算结果表明，流向拉长的条带与小于流向最小长度的涡旋之间的相互作用是内外层结构本质的尺度相互作用。我们进一步表明，这些流向无关且更小尺度的结构通过前向与反向跨尺度能量传递交换能量，且反向能量传递维持了大尺度的能量生成。基于观察到的雷诺应力输运与自维持循环情景的相似性，我们推测前向与反向能量传递分别主要代表条带失稳与流向涡的再生。此外，展向最小域的计算表明，一维展向谱分析观察到的跨尺度能量传递可能与各内外层结构的独立动力学相关，而非代表它们的相互作用。
引用
@article{arxiv.2102.05233,
title = {Scale interactions in turbulent plane Couette flows in minimal domains},
author = {Takuya Kawata and Takahiro Tsukahara},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.05233},
year = {2021}
}