振荡管流中的湍动能输运

层流及湍流振荡管流出现在生物医学科学与工程的诸多领域中。肺气流和血管血流通常为层流，因为作用于生理系统的剪切力应当较小。然而，摩擦损失和剪切应力在转捩为湍流时变化显著。这在例如人工呼吸或狭窄等情况下起着重要作用。另一方面，在活塞发动机和往复式热/化学过程设备中，湍流或转捩振荡流影响混合特性，以及质量和热量传递。与已被广泛研究的统计定常壁面有界剪切流相比，针对由非定常外力驱动的管流中湍流的起始、放大和衰减的研究甚少。实验[1, 3, 6]表明，转捩为湍流仅依赖于一个参数，即 Re_{\delta} \sim Re/Wo，其临界值约为550，至少对于沃默斯利数 Wo > 7 是如此。我们对多个 Re 和 Wo 组合下的振荡管流进行直接数值模拟（DNS），以将该临界值的适用性扩展至更高的 Wo。为了更好地理解湍流衰减和放大过程中涉及的物理机制，我们进一步分析了湍动能分布及其各项收支项。