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示踪粒子如何采样湍流的复杂性。 (英语) Zbl 07836170号

摘要:在他们乘坐过山车穿越湍流的过程中,示踪粒子对潜在场在空间和时间上的波动进行了采样。在各种湍流中,定量关联粒子和场统计仍然是一个基本挑战。我们通过对空间速度场波动进行有效的概率采样来表示示踪粒子的时间速度波动,从而量化示踪粒子如何对湍流进行采样。为了证实我们的理论,我们研究了一套涵盖泰勒尺度雷诺数范围为150到430的水动力湍流直接数值模拟。我们的方法仅允许根据流场统计知识评估粒子统计,因此为复杂流动中新一代输运模型开辟了道路。

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81至XX 量子理论
82至XX 统计力学,物质结构
83至XX 相对论和引力理论
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参考文献:

[1] Sreenivasan,K.R。;Antonia,R.A.,《小尺度湍流现象学》,年。流体力学版次。,29, 435-472 (1997) ·doi:10.1146/anurev.fluid.29.1.435
[2] 石原慎太郎。;金田,Y。;横川,M。;Itakura,K。;Uno,A.,《湍流高分辨率直接数值模拟中的小尺度统计:单点速度梯度统计的雷诺数依赖性》,《流体力学杂志》。,592, 335-366 (2007) ·Zbl 1151.76515号 ·doi:10.1017/S0022112007008531
[3] 舒马赫,J。;谢尔,J.D。;克拉斯诺夫,D。;Donzis,D.A。;Yakhot,V。;Sreenivasan,K.R.,流体湍流中的小尺度普遍性,Proc。美国国家科学院。科学。美国,11110961-10965(2014)·Zbl 1355.76027号 ·doi:10.1073/pnas.1410791111
[4] 杜阿迪,S。;库德,Y。;Brachet,M.E.,湍流中强涡丝间歇性的直接观测,Phys。修订稿。,67, 983-986 (1991) ·doi:10.1103/PhysRevLett.67.983
[5] Cadot,O。;杜阿迪,S。;Couder,Y.,《三维湍流剪切流中低压细丝的表征》,Phys。流体,7630-646(1995)·doi:10.1063/1.868586
[6] Ganapathisubramani,B。;Lakshminarasimhan,K。;Clemens,N.T.,使用电影立体粒子图像测速技术研究湍流射流中细尺度的三维结构,J.Fluid Mech。,598, 141-175 (2008) ·Zbl 1151.76323号 ·doi:10.1017/S0022112007007006
[7] Elsinga,G.E。;Marusic,I.,湍流中小尺度运动的普遍性,J.流体力学。,662, 514-539 (2010) ·Zbl 1205.76123号 ·doi:10.1017/S0022112010003381
[8] 沃斯,N.A。;Nickels,T.B.,湍流中精细相干结构的时间分辨体积测量,物理学。版本E,84(2011)·doi:10.1103/PhysRevE.84.025301
[9] Ashurst,Wm T。;科尔斯坦,A.R。;克尔,R.M。;Gibson,C.H.,模拟Navier-Stokes湍流中涡度和标量梯度与应变率的对齐,物理学。流体,30,2343-2353(1987)·doi:10.1063/1.866513
[10] 她,Z-S;E.杰克逊。;Orszag,S.A.,均匀各向同性湍流中的间歇性涡结构,《自然》,344226-228(1990)·数字对象标识代码:10.1038/344226a0
[11] 文森特,A。;Meneguzzi,M.,均匀湍流的空间结构和统计特性,J.流体力学。,225, 1-20 (1991) ·Zbl 0721.76036号 ·doi:10.1017/S0022112091001957
[12] 杰梅内斯。;沃伊,A.A。;Saffman,P.G。;Rogallo,R.S.,各向同性湍流中强涡度的结构,流体力学杂志。,255, 65-90 (1993) ·Zbl 0800.76156号 ·doi:10.1017/S0022112093002393
[13] 文森特,A。;Meneguzzi,M.,《均匀湍流中涡度管的动力学》,《流体力学杂志》。,258, 245-254 (1994) ·Zbl 0800.76157号 ·doi:10.1017/S0022112094003319
[14] 莫伊西,F。;Jiménez,J.,《各向同性湍流中强结构的几何学和集群》,J.流体力学。,513, 111-133 (2004) ·Zbl 1107.76328号 ·doi:10.1017/S0022112004009802
[15] Leung,T。;斯瓦米纳坦,北。;Davidson,P.A.,均匀各向同性湍流中结构的几何和相互作用,J.流体力学。,710, 453-481 (2012) ·Zbl 1275.76120号 ·doi:10.1017/jfm.2012.373
[16] Yeung,P.K。;翟晓明。;Sreenivasan,K.R.,计算湍流中的极端事件,Proc。美国国家科学院。科学。美国,11212633-12638(2015)·doi:10.1073/pnas.1517368112
[17] 媒介,N。;梅茨,P。;O.米歇尔。;平顿,J-F,充分发展湍流中拉格朗日速度的测量,物理学。修订稿。,87 (2001) ·doi:10.1103/PhysRevLett.87.214501
[18] 拉波塔,A。;Voth,G.A。;克劳福德,A.M。;亚历山大·J。;Bodenschatz,E.,充分发展湍流中的流体粒子加速度,《自然》,4091017-1019(2001)·doi:10.1038/35059027
[19] 媒介,N。;克劳福德,A.M。;Bodenschatz,E.,实验拉格朗日加速度概率密度函数测量,物理D,193,245-251(2004)·Zbl 1076.76527号 ·doi:10.1016/j.physd.2004.01.041
[20] 二倍体,L。;Boffetta,G。;Celani,A。;Lanotte,A。;Toschi,F.,充分发展湍流中的拉格朗日统计,J.Turbul。,7,N6(2006)·Zbl 1273.76162号 ·网址:10.1080/14685240500460832
[21] 坎普斯,O。;弗里德里希,R。;Grauer,R.,欧拉和拉格朗日速度增量统计之间的精确关系,物理学。E版,79(2009)·兹比尔1169.76028 ·doi:10.1103/PhysRevE.79.066301
[22] 霍曼,H。;坎普斯,O。;弗里德里希,R。;Grauer,R.,《3D水力和磁流体动力学湍流中从欧拉统计到拉格朗日统计的桥接》,《新物理学杂志》。,11 (2009) ·兹比尔1169.76028 ·doi:10.1088/1367-2630/11/7/073020
[23] Corrsin,S.,《湍流扩散研究进展报告》,《地球物理学进展》,第6卷,161-164(1959),阿姆斯特丹:Elsevier,Amsterdam·doi:10.1016/S0065-2687(08)60102-8
[24] Kraichnan,R.H.,科尔莫戈洛夫假说和欧拉湍流理论,物理学。流体,71723-1734(1964)·Zbl 0151.41701号 ·doi:10.1063/1.2746572
[25] Tennekes,H.,《各向同性湍流中的欧拉和拉格朗日时间微尺度》,J.流体力学。,67, 561-567 (1975) ·Zbl 0302.76033号 ·doi:10.1017/S0022112075000468
[26] Kolmogorov,A.N.,《非常大雷诺数下不可压缩粘性流体中湍流的局部结构》,Proc。R.Soc.A,434,9-13(1991)·Zbl 1142.76389号 ·doi:10.1098/rspa.1991.0075
[27] 莫宁,A.S。;Yaglom,A.M.,《统计流体力学:湍流力学》,第二卷(2007),纽约:多佛,纽约·Zbl 1140.76004号
[28] Yakhot,V2008湍流中的拉格朗日结构函数:标度指数和普适性arXiv:0810.2955
[29] Boffetta,G。;De Lillo,F。;Musacchio,S.,《湍流壳模型中的拉格朗日统计和时间间歇性》,Phys。E版,66(2002)·doi:10.1103/PhysRevE.66.066307
[30] 二倍体,L。;Boffetta,G。;Celani,A。;德文尼什,B.J。;Lanotte,A。;Toschi,F.,湍流中拉格朗日速度和加速度的多重分形统计,物理学。修订稿。,93 (2004) ·Zbl 1188.76013号 ·doi:10.1103/PhysRevLett.93.064502
[31] Borgas,M.S.,《湍流的多重分形拉格朗日性质》,Phil.Trans。R.Soc.A,342379-411(1993)·Zbl 0768.76026号 ·doi:10.1098/rsta.1993.0026
[32] Chevillard,L。;卡斯廷,B。;Arneodo,A。;莱弗克,E。;平顿,J-F;Roux,S.G.,湍流中欧拉和拉格朗日速度波动的现象学理论,C.R.Phys。,13, 899-928 (2012) ·doi:10.1016/j.crhy.2012.09.002
[33] Corrsin,S.,《大雷诺数湍流中欧拉和拉格朗日尺度之间关系的估计》,J.Atmos。科学。,2011年11月20日(1963年)·doi:10.1175/1520-0469(1963)020<0115:EOTRBE>2.0.CO;2
[34] Lanotte,A.S。;二倍体,L。;Boffetta,G。;Toschi,F.,湍流中拉格朗日速度增量二阶矩的新评估,J.Turbul。,14, 34-48 (2013) ·doi:10.1080/14685248.2013.839882
[35] Sawford,B.L。;Yeung,P.K.,单粒子拉格朗日统计的Kolmogorov相似标度,物理学。流体,23(2011)·doi:10.1063/1.3643852
[36] Busse,A。;米勒,W-C;霍曼,H。;Grauer,R.,三维磁流体动力学湍流中被动示踪剂的统计,物理学。等离子体,14(2007)·doi:10.1063/1.2818770
[37] Hou,T.Y。;Li,R.,使用伪谱方法计算近似奇异解,J.Compute。物理。,226, 379-397 (2007) ·Zbl 1310.76127号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.04.014
[38] 舒,C-W;Osher,S.,《本质上非振荡冲击捕获方案的有效实现》,J.Compute。物理。,77, 439-471 (1988) ·Zbl 0653.65072号 ·doi:10.1016/0021-9991(88)90177-5
[39] Lundgren,T.S.,线性受迫各向同性湍流,年度研究简报,461-473(2003),斯坦福:湍流研究中心,斯坦福
[40] Atkinson,K.E.,《数值分析导论》(1989),纽约:威利出版社,纽约·Zbl 0718.65001号
[41] Nelder,J.A。;Mead,R.,函数最小化的单纯形方法,计算。J.,7308-313(1965)·兹比尔0229.65053 ·doi:10.1093/comjnl/7.4.308
[42] Wright,M.H.,《直接搜索方法:曾经得分,现在值得尊敬》,191-208(1996),英国哈洛:艾迪森·韦斯利·朗曼,英国哈罗·Zbl 0844.65057号
[43] Jones,Eet al.2001SciPy:Python的开源科学工具(访问时间:2017年4月10日)
[44] 她,Z-S;陈,X。;Wu,Y。;Hussain,F.,《壁湍流统计建模的新视角》,《机械学报》。罪。,26, 847-861 (2010) ·Zbl 1270.76025号 ·doi:10.1007/s10409-010-0391-y
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