球体尾迹中过渡流的孤立波结构
流体动力学
2026-04-09 v1 星系天体物理
偏微分方程分析
混沌动力学
大气与海洋物理
摘要
类 solitonic 一致结构（SCS），已被证实存在于两种类型的边界层中 [1-4]，仍然是理解其形成与行为的挑战。我们前期研究（Niu 等 [5]）中也发现 SCS 存在于球体后过渡尾迹中。本文进一步通过数值模拟在四个雷诺数下研究 SCS 的形成与演化。结果表明，在湍流过渡的早期阶段，SCS 以波包形式出现，处于托尔明-希特林德（T-S）波阶段。随着雷诺数的增加，SCS 在速度不连续处达到最大�幅下游位置。该位置位于 T-S 波破裂之后，形成三维结构。随后，SCS 在远下游保持其形状和�幅。进一步分析了 SCS、尖峰、涡旋结构以及高剪切层之间的关系。发现尾迹中的 SCS 与边界层流动中湍流过渡期间观察到的现象较为相似。涡旋结构和高剪切层大多围绕 SCS 的边界。涡旋结构被认为是 SCS 发展的结果而非其原因。
引用
@article{arxiv.2604.06965,
title = {Solitary wave structure of transitional flow in the wake of a sphere},
author = {Lin Niu and Hua-Shu Dou and Changquan Zhou and Wenqian Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.06965},
year = {2026}
}
备注
26 pages; 21 figures