×

平面Couette紊流最小区域尺度相互作用。 (英语) 兹比尔1461.76272

小结:近年来,壁湍流的尺度间能量传递得到了深入研究,湍流能量的正向(即从大尺度到小尺度)传递和反向传递都已被发现,尽管它们相应的物理现象尚未被揭示。在本研究中,我们使用缩小的计算域对平面Couette湍流进行直接数值模拟,其中流向或展向域的大小被缩小到其最小长度,目的是阐明尺度相互作用在每个方向上的作用。我们对流线最小域的计算结果表明,流线较长的条纹和小于流线最小长度的漩涡之间的相互作用是内外结构的基本尺度相互作用。我们进一步表明,这些流向独立和较小规模的结构通过正向和反向的尺度间能量转移交换能量,而反向的能量转移保持了较大规模的能量生产。基于观测到的雷诺应力输运与自持循环情景之间的相似性,我们推测正向和反向能量输运分别代表条纹不稳定性和流向涡的再生。此外,跨域最小域的计算表明,通过一维跨域谱分析观察到的尺度间能量转移可能与每个内部和外部结构的单个动力学有关,而不是代表它们的相互作用。

MSC公司:

76F40型 湍流边界层
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Abe,H.&Antonia,R.A.2016湍河道水流中能量耗散函数和表面摩擦定律之间的关系。《流体力学杂志》798、140-164·Zbl 1422.76082号
[2] Abe,H.,Antonia,R.A.&Toh,S.2018湍河道水流中的大尺度结构,具有最小流向流量单位。《流体力学杂志》850、733-768·Zbl 1415.76319号
[3] Avsarkisov,V.,Hoyas,S.,Oberlack,M.&García-Galache,J.P.2015中等高雷诺数下的湍流平面Couette流。《流体力学杂志》751,R1。
[4] Bauer,C.、Von Kameke,A.和Wagner,C.2019湍流管流中最大尺度的动能预算。物理学。流体4064607。
[5] Bech,K.H.,Tillmark,N.,Alfredsson,P.H.&Andersson,H.I.1995低雷诺数下平面Couette湍流的研究。《流体力学杂志》286291-325。
[6] Cho,M.,Hwang,Y.和Choi,H.2018湍流通道流中的尺度相互作用和光谱能量传递。《流体力学杂志》854,474-504·Zbl 1415.76328号
[7] Cimarelli,A.,De Angelis,E.和Casciola,C.M.2013湍流通道中的能量路径。《流体力学杂志》715,436-451·Zbl 1284.76193号
[8] Cimarelli,A.,De Angelis,E.,Jiménez,J.&Casciola,C.M.2016湍河道水流中的级联和壁面正态通量。《流体力学杂志》796、417-436·Zbl 1462.76105号
[9] Cossu,C.&Hwang,Y.2017壁面湍流剪切流中所有尺度的自持过程。菲尔翻译。R.Soc.A37520160088。
[10] Dogan,E.,Ørlü,R.,Gatti,D.,Vinuesa,R.&Schlater,P.2019壁湍流振幅调制的量化。流体动力学。第51(1)号决议,011408。
[11] Flores,O.和Jiménez,J.2010对数层最小流量单位的层次结构。物理学。流体22071704。
[12] De Giovanetti,M.,Sung,H.J.&Hwang,Y.2017湍流通道流中的条纹不稳定性:大规模运动的种子机制。《流体力学杂志》832,483-513·Zbl 1419.76310号
[13] Hamba,F.2015湍流能量密度及其在尺度空间中的传输方程。物理学。流体27(8),085108。
[14] Hamba,F.2018非均匀湍流尺度空间中的湍流能量密度。《流体力学杂志》842,532-553·Zbl 1421.76095号
[15] Hamba,F.2019湍流道近壁区的反向能量级联和涡结构。物理学。流体版本4114609。
[16] Hamilton,J.M.,Kim,J.&Waleff,F.1995近壁湍流结构的再生机制。《流体力学杂志》287、317-348·Zbl 0867.76032号
[17] Han,J.,Hwang,J.、Yoon,M.、Ahn,J.&Sung,H.J.2019小管道湍流中大规模运动的方位组织。物理学。液体31,055113。
[18] Hultmark,M.、Vallikivi,M.,Bailey,S.C.C.和Smits,A.J.2012极端雷诺数下的湍流管流。物理学。版次:Lett.108094501·Zbl 1294.76182号
[19] Hutchins,N.和Marusic,I.2007近壁湍流的大尺度影响。菲尔翻译。R.Soc.伦敦。A365,647-664·Zbl 1152.76421号
[20] Hwang,Y.和Bengana,Y.2016Sefl-紊流槽道流动中最小附加涡流的维持过程。《流体力学杂志》795、708-738·Zbl 1359.76143号
[21] Hwang,Y.&Cossu,C.2010湍流槽道流动中的大尺度自持过程。物理学。修订稿105,044505。
[22] Hwang,Y.&Cossu,C.2011湍流通道流对数层中的自维持过程。物理学。流体23061702·Zbl 1308.76147号
[23] Hwang,Y.,Willis,A.P.&Cossu,C.2016(Re_τ)高达1000的湍流槽道流中最小规模结构的不变解。《流体力学杂志》802,R1·Zbl 1462.76108号
[24] Jimenez,J.&Moin,P.1991近壁湍流中的最小流量单位。《流体力学杂志》225,213-240·Zbl 0721.76040号
[25] Jiménez,J.&Pinelli,A.1999-近壁湍流的自主循环。《流体力学杂志》389、335-359·Zbl 0948.76025号
[26] Kawata,T.&Alfredsson,P.H.2016湍流旋转平面Couette流:流动结构和动量传输的雷诺数和旋转数依赖性。物理学。流体版次1034402。
[27] Kawata,T.&Alfredsson,P.H.2018平面Couette湍流中雷诺剪应力的逆尺度间传输。物理学。修订稿120,244501。
[28] Kawata,T.&Alfredsson,P.H.2019湍流旋转平面Couette流中的尺度相互作用:通过雷诺应力传输的洞察。《流体力学杂志》879255-295·Zbl 1430.76245号
[29] Kitoh,O.、Nakabayashi,K.和Nishimura,F.2005平面库埃特流平均速度和湍流特性的实验研究:低雷诺数效应和大纵向涡结构。《流体力学杂志》539199-227·Zbl 1137.76305号
[30] Kitoh,O.&Umeki,M.2008平面库特湍流核心区大规模条纹结构的实验研究。物理学。流体20,025107·兹比尔1182.76384
[31] Komminaho,J.、Lundbladh,A.和Johansson,A.V.1996平面湍流Couette流中的超大结构物。《流体力学杂志》320、259-285·Zbl 0875.76160号
[32] Lee,M.J.和Kim,J.1991模拟平面Couette流中的湍流结构。在第八届湍流剪切流研讨会上。慕尼黑技术大学。
[33] Lee,M.&Moser,R.D.2015高雷诺壁湍流中雷诺应力传输方程的光谱分析。第九届湍流和剪切流现象研讨会论文集。
[34] Lee,M.&Moser,R.D.2018平面库特湍流中的极端尺度运动。《流体力学杂志》842,128-145·Zbl 1419.76319号
[35] Lee,M.&Moser,R.D.2019高雷诺数下湍流通道流动中预算方程的光谱分析。《流体力学杂志》860、886-938·Zbl 1415.76350号
[36] Mathis,R.、Hutchins,N.和Marusic,I.2009湍流边界层中小尺度结构的大尺度振幅调制。《流体力学杂志》628、311-337·Zbl 1181.76008号
[37] Mizuno,Y.2016中等雷诺数下湍流通道流中的能量传输谱。《流体力学杂志》805171-187。
[38] Monty,J.&Chong,M.2009紊流河道水流:实验和直接数值模拟中流向速度数据的比较。《流体力学杂志》633461-474·Zbl 1183.76035号
[39] Motoori,Y.&Goto,S.2019湍流边界层中旋涡层次的生成机制。《流体力学杂志》865,1085-1109。
[40] Papavassiliou,D.V.和Hanratty,T.J.1997平面库特湍流中观察到的大型结构的解释。国际热流杂志18,55-69。
[41] Pirozzoli,S.、Bernardini,M.和Orlandi,P.2014高雷诺数下Couette流的湍流统计。《流体力学杂志》758、327-343。
[42] Rawat,S.、Cossu,C.、Hwang,Y.和Rincon,F.2015关于湍流Couette流中大规模运动的自持性。《流体力学杂志》782,515-540·Zbl 1381.76098号
[43] Saikrishnan,N.、De Angelis,E.、Longmire,E.K.、Marusic,I.、Casciola,C.M.和Piva,R.2012雷诺数对壁湍流尺度能量平衡的影响。物理学。流体24(1),015101。
[44] Samie,M.,Marusic,I.,Hutchins,N.,Fu,M.K.,Fan,Y.,Hultmark,M.&Smits,A.J.2018湍流边界层流动的完全解析测量值达到\(Re_{tau}=2000\)。《流体力学杂志》851、391-415·兹比尔1415.76360
[45] Smits,A.J.、Mckeon,B.J.和Marusic,I.2011高雷诺数壁湍流。每年。《流体力学评论》43(1),353-375·Zbl 1299.76002号
[46] Swearingen,J.D.&Blackbelder,R.F.1987存在墙时流向涡的增长和破裂。《流体力学杂志》182255-290。
[47] Tillmark,N.1995平面Couette流中的转捩和湍流实验。KTH皇家理工学院博士论文。
[48] Toh,S.&Itano,T.2005河道水流中大型结构物与近壁结构物之间的相互作用。《流体力学杂志》524,249-262·Zbl 1065.76553号
[49] Tsukahara,T.2007通过大规模直接数值模拟研究平板之间的低雷诺数湍流。东京科技大学博士论文(日语)。
[50] Tsukahara,T.、Iwamoto,K.和Kawamura,H.2007通过湍流平面Couette流的DNS对大型结构进行POD分析。《湍流进展XI》(编辑J.Palma和A.S.Lopes),《Springer Proceedings Physics》,第117卷。斯普林格。
[51] Tsukahara,T.、Kawamura,H.和Shingai,K.2006DNS湍流Couette流,重点是核心区域的大规模结构。《透平杂志》第7卷(19)。
[52] Tsukahara,T.、Tillmark,N.和Alfredsson,P.H.2010带系统旋转的平面Couette流中的流型。《流体力学杂志》648,5-33·Zbl 1189.76047号
[53] Waleff,F.1997关于剪切流中的自持过程。物理学。液体9883。
[54] Willert,C.E.,Soria,J.,Stanislas,M.,Klinner,J.、Amil,O.、Eisfelder,M.、Cuvier,C.、Bellani,G.、Fiorini,T.和Talamell,A.2017剪切雷诺数高达40000时湍流管流的近壁统计。《流体力学杂志》826,R5。
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。