最小流动单元与二维弹性惯性湍流的起源
流体动力学
2024-02-12 v1
摘要
弹性惯性湍流 (EIT) 作为一种新型湍流，其研究已进入识别最小流动单元 (MFU) 的阶段。针对这一问题，本研究对二维通道内变尺寸 FENE-P 流体流动进行了直接数值模拟 (DNS)。我们证明了 EIT 的 MFU 能够自我维持。当通道长度较小时，在高 Weissenberg 数 (Wi) 下观察到具有类似层流摩擦系数的稳定箭头结构。然而，随着流向长度的增加，流动完全发展为以高流动阻力为特征的 EIT。我们认为流动回落到“层流”是由通道尺寸低于 MFU 导致的。此外，我们给出了 MFU 与有效 Wi 之间的关系，并解释了其物理原因。得益于 MFU，通过捕捉 EIT 的发生和发展过程，我们确认 EIT 源于壁面模式而非中心模式。此外，观察到的聚合物拉伸结构的断裂与再生是 EIT 自维持的关键机制。
引用
@article{arxiv.2402.06189,
title = {The minimal flow unit and origin of two-dimensional elasto-inertial turbulence},
author = {Zhang Hongna and Cheng Haitian and Wang Suming and Zhang Wenhua and Li Xiaobin and Li Fengchen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.06189},
year = {2024}
}
备注
10 pages, 5 figures, going to submit to Journal of Fluid Mechanics Rapids in 2024