壁面湍流缓冲层中基于小波的 resolvent 模态的瞬态增长
流体动力学
2023-12-27 v1
摘要
在这项工作中，我们利用时间局部化小波基下的 resolvent 分析重构形式，研究了最小流动单元中主 resolvent 模态的瞬态增长。我们针对最小流动单元中能量最高的空间波数，获得了在流向恒定且在展向呈单周期性的模态。强迫模态呈流向涡卷形状，但在时间上呈脉冲状，而响应模态则表现为瞬态增长的条纹。我们将主瞬态强迫模态以不同强度注入到最小流动单元的模拟中，并将产生的非线性响应与线性响应进行比较。峰值能量放大倍数随注入模态强度的平方缩放，且该峰值出现在所有强迫强度大致相同的时间点。然而，较大的能量放大增强了非线性项的量级，这些非线性项在阻尼主 resolvent 模态的能量增长和加速其能量衰减方面起着重要作用。我们还观察到，非线性的阻尼效应在靠近壁面处较不明显。最后，我们发现主 resolvent 强迫模态在放大湍流最小流动单元中的条纹能量方面比其他结构更有效。除了支持线性机制对近壁湍流很重要的观点外，这项工作还确定了线性生成条纹发生非线性破裂的时间尺度。
引用
@article{arxiv.2312.15465,
title = {Transient growth of wavelet-based resolvent modes in the buffer layer of wall-bounded turbulence},
author = {Eric Ballouz and Scott T. M. Dawson and H. Jane Bae},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.15465},
year = {2023}
}