线性稳定泰勒-库埃特流中的瞬态增长
流体动力学
2014-03-06 v3
摘要
非正态瞬态增长被认为是剪切流中亚临界转变（即尽管层流线性稳定但转变为湍流）的必要前提。本文对泰勒-库埃特流所有线性稳定状态下的线性瞬态增长进行了数值和解析计算。数值实验揭示了不同状态下相当的能量放大。对于高剪切雷诺数Re，最优瞬态能量增长始终遵循Re的2/3标度律，即使在湍流存在仍有争议的状态下也能实现大幅放大。在共转瑞利稳定流中，最优扰动结构逐渐变为柱状，因为最优轴向波数趋于零。在轴向不变扰动的极限下，我们证明线性稳定性和瞬态增长与圆柱的转速比无关，并利用WKB理论推导出最优能量增长随Re的普适2/3标度律。基于此，得到了一个适用于所有状态的线性瞬态增长半经验公式。
引用
@article{arxiv.1304.7032,
title = {Transient growth in linearly stable Taylor-Couette flows},
author = {Simon Maretzke and Björn Hof and Marc Avila},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.7032},
year = {2014}
}
备注
Published version: Revised according to JFM referee comments, incorporating various small corrections and clarifications compared to previous submissions