湍流槽道流中极小附着涡的自维持过程
流体动力学
2019-07-16 v1
摘要
最近通过数值实验表明，湍流槽道流中含能运动以 Townsend 附着涡的形式存在，该实验利用其自维持特性仅模拟了规定展向长度尺度下的含能运动（Hwang, 2015, J. Fluid Mech., 767, p254）。本研究对对数区与外区中各个展向长度尺度（即附着涡）的含能运动的自维持过程进行了详细考察，重点关涉其与“突发”的联系，后者指运动的一种能量化时间振荡（Flores & Jiménez, 2010, Phys. Fluids, 22, 071704）。结果表明，对数区与外区中由条带与准流向涡结构组成的附着涡，具有与近壁区极为相似的自维持过程：即条带通过准流向涡的抬升效应被显著放大；放大后的条带随之经历“快速流向蜿蜒运动”，令人联想到条带失稳或瞬态增长，最终致使条带破碎并再生新的准流向涡。两项分别旨在人为抑制抬升效应与条带蜿蜒运动的数值实验揭示，这些过程是对数区与外区附着涡自维持过程的基本要素，与若干先前理论研究一致。研究还表明，人为抑制对数区与外区附着涡的抬升效应会导致可观的湍流摩擦阻力减小。
引用
@article{arxiv.1907.06242,
title = {Self-sustaining process of minimal attached eddies in turbulent channel flow},
author = {Yongyun Hwang and Yacine Bengana},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.06242},
year = {2019}
}