二维肥皂膜流动的直接涡度级联
流体动力学
2015-06-17 v2 地球物理
摘要
我们研究了流动肥皂膜通道中二维衰减湍流的直接涡度级联。我们使用一种粗粒化方法，能够同时在空间和尺度上解析非线性动力学和尺度耦合。根据我们的数据，我们验证了Eyink (1995)关于传统三阶结构函数与通过粗粒化获得的涡度通量之间的一个精确关系。我们还提供了实验证据，表明涡度以60%（40%）的概率级联到更小（更大）尺度，支持了Merilees & Warn (1975)的理论预测，由于湍流的遍历性质，该预测在我们的流动中似乎是有效的。我们推测他们的运动学论证在准层流二维流动中会失效。我们通过使用欧拉相干结构识别技术找到了对这些想法的一些支持，该技术使我们能够确定流动拓扑对涡度级联的影响。一个关键发现是，“中心”区域在尺度间传递涡度方面效率低下，而“鞍点”区域则高效地将涡度传递到小尺度。
引用
@article{arxiv.1309.4894,
title = {The direct enstrophy cascade of two-dimensional soap film flows},
author = {Mike Rivera and Hussein Aluie and Robert Ecke},
journal= {arXiv preprint arXiv:1309.4894},
year = {2015}
}
备注
20 pages, 19 figures. Added a new Fig. 12, added a discussion on ergodicity in relation to the Merilees & Warn predictions, and made minor changes to the presentation