不可压非浮力剪切驱动湍流混合层中的变密度效应

当混合层涉及两种密度不同的可混溶流体时，所产生的不对称性利用不可压（低速）直接数值模拟进行了研究。模拟在时空配置下以极大域尺寸进行，以使混合层达到充分湍流自相似增长的 prolonged 状态。施加平均密度变化破坏了相对于经典单流体时空混合层问题的平均对称性。与先前由具有相同流体但热力学性质不同的流束组成的变密度混合层模拟不同，目前的密度变化源于流体流束间的组分差异，导致不同的混合动力学。变密度（非 Boussinesq）效应在流动统计中引入强不对称性，这可由最强湍流随自由流密度差增大日益向较轻流体侧迁移来解释。界面厚度增长率亦降低，某些厚度定义对密度与流向速度剖面间对应对齐变化尤为敏感。在混合层内给定位置处密度统计分布方面的附加不对称性揭示，湍流的细尺度优先在较轻流体中维持，这也是混合发生最快之处。这些效应影响涉及密度脉动的统计，其对混合及诸如燃烧等敏感于混合动力学的更复杂现象具有重要含义。