纳维-斯托克斯湍流中极端事件的自衰减
流体动力学
2020-11-18 v1 数值分析
数值分析
计算物理
摘要
湍流流体流动在自然界与技术中无处不在，并由不可压缩纳维-斯托克斯方程（INSE）数学描述。湍流的一个标志是强烈涡旋的自发产生，源于流体旋转率（涡量）被其形变率（应变）放大。这一相互作用编码于 INSE 的非线性中，是非局部的，即依赖于流的整个状态，构成湍流理论及确立 INSE 正则性的严重障碍。在此，我们利用半径为 R 的球中涡量的 Biot-Savart 积分将应变分离为局部与非局部贡献，从而揭示该相互作用的新方面。分析 INSE 的高分辨率数值湍流解，我们发现当涡量变得非常大时，小 R 下的局部应变出人意料地抵消进一步放大。这一揭示的自衰减机制进一步被证明与流的局部 Beltramization 相关，并可为确立 INSE 正则性提供方向。
引用
@article{arxiv.2009.08370,
title = {Self-attenuation of extreme events in Navier-Stokes turbulence},
author = {Dhawal Buaria and Alain Pumir and Eberhard Bodenschatz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.08370},
year = {2020}
}
备注
8 pages, 3 figures