基于扩散波动光谱学的湍流流动边界耗散率时空统计

我们使用扩散波动光谱学 (DWS) 对湍流流动边界的耗散率~$\epsilon$ 进行首次直接的时空分辨率测量。我们在前一篇著作中已证明该技术可为牛顿流体耗散率提供图景~\cite{Francisco}。本文将该技术应用于由搅拌器搅拌生成的正方形盒内湍流流动的边界。虽然测量区域位于边界附近的小区域，但我们表明耗散率与注入功率成正比，并遵循湍流标度 $\epsilon \propto \mathrm{Re}^3$，其中 Re 为雷诺数，范围为 $1.5 \times 10^4$ 至 $6 \times 10^5$。在该流动条件下，不需要对靠近平坦边界的耗散率进行对数校正。在此基础上，我们的实验装置允许测量边界附近耗散率的时空波动。这些波动相当大（相对波动约为 50%），可良好地由对数正态分布描述，这与均匀各向同性湍流 (HIT) 耗散率的预期相符，但功率谱 (PDS) 并不符合 HIT~\cite{Li07,Graham16,K62} 所期望的形式。