一类多尺度网格产生的湍流的衰减
流体动力学
2011-10-14 v2
摘要
本文提出了一项关于由低阻塞率空间填充分形方网格产生的衰减湍流的新实验研究。我们与Seoud & Vassilicos (2007)以及Mazellier & Vassilicos (2010)的先前工作结果一致，但同时也延长了评估的衰减区域长度，并通过使用不同探针（具有更高的空间分辨率）重复实验来巩固结果。研究证实，这种中等高雷诺数Reλ湍流（此处最高达Reλ ≃350）不遵循经典的高雷诺数耗散率标度律ε ~ u'³/L，也不服从基于泰勒的雷诺数Reλ与积分尺度L和泰勒微尺度λ之比之间的等效比例关系。相反，我们在衰减过程中观察到L与λ之间近似成正比。通过研究能量谱在衰减过程中的演化以及检验它们能否用自保持的单长度尺度形式来描述，我们探究了这种非经典行为。本文还呈现了关于均匀性和各向同性的详细研究，该研究揭示了在我们采集数据的湍流衰减区域部分存在横向能量输运和压力输运（尽管先前的研究发现，在衰减区域的大部分区域，平均流和湍流强度分布近似均匀）。在我们采集数据的衰减区域部分观察到的异常快速的湍流衰减，与耗散率的非经典行为一致。本文还展示了使用规则方网格的测量结果，以及与Mydlarski & Warhaft (1996)和Kang, Chester & Meveneau (2003)的主动网格实验的比较，以突出这些湍流与我们分形方网格产生的湍流之间的异同。
引用
@article{arxiv.1101.0709,
title = {The decay of turbulence generated by a class of multi-scale grids},
author = {Pedro Valente and Christos Vassilicos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1101.0709},
year = {2011}
}
备注
41 pages, 40 figures. Accepted version of the paper prior to editorial input. Final version after editorial input available on CJO