湍流槽道流中的最宽尺度

通过使用三个在摩擦雷诺数 $\mathrm{Re}_{\tau}=550$ 下的周期性槽道流模拟，研究了湍流槽道流中最宽的展向尺度。所有算例中槽道的长度和高度相同（分别为 $L_x/h=8\pi$ 和 $L_y/h=2$），而宽度逐步加倍：$L_z/h = \{4\pi, 8\pi, 16\pi\}$。由于模拟间统计量的差异与收敛误差同阶，增加计算域的影响在我们的模拟中无法以统计显著性判定。采用一个与较小域算例相似的槽道流（见 $\textit{J. Fluid Mech.}$，卷 500，2004，pp. 135--144，经极长时间平均）作为参考。计算流向速度的一维展向谱，以评估计算域尺寸对最宽尺度的影响。我们的结果表明，90% 的流向总能量脉动得以复现，且不受计算域尺寸的显著影响。剩余 10% 的能量反映出外层中最宽尺度受域展向长度影响最为显著。即便展向计算域尺寸增至标准展向长度的 4 倍，$k_z = 0$ 的功率谱密度仍保持恒定，表明宽的展向相干结构并非计算域截断的人为产物。