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非受迫无粘二维湍流的后期演化。 (英语) Zbl 1183.76785号

小结:我们提出了一个新的统一模型,用于无粘极限下自由衰减二维湍流的小、中、大尺度演化。新模型的核心是一个最新的漩涡自相似理论[D.G.Dritschel先生等人,Phys。修订版Lett。101,编号094501(2008)],适用于由不断扩大的涡流群体所跨越的中等尺度范围。预计该范围具有陡峭的(k^{-5})能谱。在小范围内,这让位于G.K.Batchelor公司【物理流体12,补遗II,233–239(1969;Zbl 0217.25801号)](k^{-3})能谱,对应于(正向)涡度(均方涡度)级联或物理上由涡碰撞产生的纤丝碎片变薄。这个小尺度范围携带着几乎所有的能量,但可以忽略不计。在大尺度下,最大涡旋尺寸(半径为1/6})的缓慢增长意味着相应缓慢的反向能量级联。我们认为,这种极慢的增长允许大尺度接近均分,最终导致那里的(k^{1})能谱。总的来说,我们提出的模型在大尺度上有一个能量谱(mathcal E(k,t)propto t^{1/3}k^1),以及涡旋种群上的能量谱(mathcal E^{-1}k^{-3}\)在以非相干丝状碎片为主的指数扩大的小范围内。我们的模型支持分两部分提供。首先,我们使用一种新颖的高分辨率涡胞模拟来研究大型和超大型尺度(比任何漩涡都大得多)的演变。这验证了均分,但更重要的是,它使我们能够更好地理解均分的方法。其次,我们通过一系列特别高分辨率直接数值模拟来解决中、小尺度问题。

MSC公司:

76F99型 湍流
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全文: 内政部

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