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阿纳加·马杜苏达南;西蒙·伊林沃思。J。;伊万·马鲁西奇

线性化Navier-Stokes方程的相干大尺度结构。 （英语） Zbl 1419.76321号

J.流体力学。 873, 89-109 (2019).
摘要：将线性化的Navier-Stokes方程在随机力作用下建模的大型结构的壁法线范围与直接数值模拟（DNS）数据进行直接比较。考虑了摩擦雷诺数为（Re_τ=2000）的紊流槽道流动。我们使用二维（2-D）线性相干谱（LCS）在宽范围的载能流向和展向长度尺度上进行比较。对来自DNS的二维LCS的研究表明，存在大尺度结构，这些结构在大的壁面-法向距离上是相干的，并且是自相似的。我们发现，随着涡流粘度剖面的增加，线性化方程捕捉到了大型结构的这些特征，但靠近壁的区域除外。为了进一步研究这种相干性，使用基于相干性的估计技术，即谱线性随机估计，从线性化的Navier-Stokes方程建立线性估计量。该估计器使用一个墙壁正常位置（从DNS获得）的瞬时流向速度场或二维流向能量谱来预测不同墙壁正常位置的相同数量。我们发现，添加涡流粘度剖面显著改善了估计。

引用于14文件

MSC公司：

76F40型 湍流边界层
76英尺10英寸 剪切流和湍流
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
76平方英尺 湍流基础

关键词：

湍流模拟;湍流理论
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{A.Madhusudanan}等人，《流体力学杂志》。873，89-109（2019；Zbl 1419.76321）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Adrian，R.J.1979各向同性湍流中的条件涡旋。物理学。流体22（11），2065-2070·Zbl 0414.76038号
[2] Adrian，R.J.、Meinhart，C.D.和Tomkins，C.D.2000湍流边界层外部区域的涡旋组织。《流体力学杂志》422，1-54·Zbl 0959.76503号
[3] Adrian，R.J.&Moin，P.1988有组织湍流结构的随机估计：均匀剪切流。《流体力学杂志》190，531-559·Zbl 0642.76070号
[4] Baars，W.J.，Hutchins，N.&Marusic，I.2016精细内外相互作用模型高雷诺数壁湍流的谱随机估计。物理学。流体版次1054406。
[5] Baars，W.J.、Hutchins，N.和Marusic，I.2017附壁湍流在边界层中的自相似性。《流体力学杂志》823，R2·Zbl 1419.76299号
[6] Balakumar，B.J.&Adrian，R.J.2007河道和边界层流动中的大型和超大型运动。菲尔翻译。R.Soc.Lond.365（1852），665-681·兹比尔1152.76369
[7] Bonnet，J.P.、Delville，J.、Glauser，M.N.、Antonia，R.A.、Bisset，D.K.、Cole，D.R.、Fiedler，H.E.、Garem，J.H.、Hilberg，D.、Jeong，J.1998自由湍流剪切流中涡流结构识别方法的合作测试。实验流体25197-225。
[8] Brown，G.L.&Thomas，A.S.W.1977湍流边界层中的大型结构。物理学。流体20（10），S243-S252。
[9] Butler，K.M.&Farrell，B.F.1993壁面湍流剪切流中的最佳扰动和条纹间距。物理学。流体A5（3），774-777。
[10] Cess，R.D.1958关于湍流管流中传热的文献综述。技术代表8-0529-R24。西屋研究。
[11] Cole，D.R.和Glauser，M.N.1998随机估计在轴对称突然膨胀中的应用。物理学。流体10（11），2941-2949。
[12] Cossu，C.，Pujals，G.&Depardon，S.2009湍流边界层中的最佳瞬态增长和超大型结构。《流体力学杂志》619、79-94·兹比尔1156.76400
[13] Delálamo，J.C.和Jiménez，J.2006湍流通道中的线性能量放大。《流体力学杂志》559，205-213·Zbl 1095.76021号
[14] Dennis，D.J.C.&Nickels，T.B.2011湍流边界层中大规模三维结构的实验测量。第1部分：。涡流包。《流体力学杂志》673180-217·Zbl 1225.76009号
[15] Encinar，M.P.、Vela-Martín，A.、GarcíA-Gutiérrez，A.和Jiménez，J.2018时间分辨河道水流模拟的二阶一致低存储方法。arXiv:1808.06461。
[16] Ewing，D.&Citriniti，J.H.1999使用轴对称剪切层中的单时间和多时间信息检查LSE/POD互补技术。在IUTAM流体中有组织结构的模拟和识别研讨会上，第375-384页。斯普林格。
[17] Farrell，B.F.和Ioannou，P.J.1993粘性恒定剪切流中三维扰动的最佳激发。物理学。流体A5（6），1390-1400·Zbl 0779.76030号
[18] Farrell，B.F.&Ioannou，P.J.1998湍流通道流中的扰动结构和谱。西奥。计算。流体动力学11，237-250·Zbl 0926.76057号
[19] Ganapathisubramani，B.、Longmire，E.K.和Marusic，I.2003湍流边界层中涡包的特征。《流体力学杂志》478，35-46·Zbl 1032.76500号
[20] Guala，M.、Hommema，S.E.和Adrian，R.J.2006湍流管流中的大尺度和超大型运动。《流体力学杂志》554，521-542·兹比尔1156.76316
[21] Hellström，L.H.O.，Marusic，I.&Smits，A.J.2016湍流管流中大规模运动的自相似性。《流体力学杂志》792，R1·Zbl 1381.76119号
[22] Hoyas，S.&Jiménez，J.2006湍流通道中速度波动至Re的缩放_𝜏 = 2003年物理学。流体18（1），011702。
[23] Hutchins，N.、Hambleton，W.T.和Marusic，I.2005湍流边界层中倾斜横流立体粒子图像测速测量。《流体力学杂志》541，21-54·Zbl 1119.76304号
[24] Hutchins，N.和Marusic，I.2007a湍流边界层对数区域中非常长的曲流特征的证据。《流体力学杂志》579，1-28·Zbl 1113.76004号
[25] Hutchins，N.和Marusic，I.2007b近壁湍流的大尺度影响。菲尔翻译。伦敦皇家学会第365卷（1852年），第647-664页·Zbl 1152.76421号
[26] Hwang，Y.2015湍流道流中自持附着涡的统计结构。《流体力学杂志》767，254-289。
[27] Hwang，Y.&Cossu，C.2010a湍流Couette流中相干条纹的放大：低雷诺数下的输入-输出分析。《流体力学杂志》643、333-348·Zbl 1189.76191号
[28] Hwang，Y.&Cossu，C.2010b紊流中谐波和随机强迫的线性非正态能量放大。《流体力学杂志》664、51-73·Zbl 1221.76104号
[29] Illingworth，S.J.、Monty，J.P.和Marusic，I.2018使用线性模型估算壁湍流中的大规模结构。《流体力学杂志》842146-162·Zbl 1419.76392号
[30] Jiménez，J.2012-壁面湍流中的瀑布。每年。《流体力学评论》44，27-45·Zbl 1388.76089号
[31] Jiménez，J.、Delálamo，J.C.和Flores，O.2004近壁湍流的大规模动力学。《流体力学杂志》505179-199·Zbl 1065.76552号
[32] Kim，K.C.&Adrian，R.J.1999外层的大规模运动。物理学。流体11（2），417-422·Zbl 1147.76430号
[33] Klewicki，J.、Fife，P.和Wei，T.2009关于对数平均值剖面。《流体力学杂志》638，73-93·Zbl 1183.76766号
[34] Lozano-Duran，A.、Flores，O.和Jiménez，J.2012湍流通道中动量传递的三维结构。《流体力学杂志》694，100-130·Zbl 1250.76108号
[35] Marusic，I.2001《大型结构在壁湍流中的作用》。物理学。流体13（3），735-743·Zbl 1184.76351号
[36] Marusic，I.和Monty，J.P.2019附壁湍流涡模型。每年。《流体力学评论》51，49-74·Zbl 1412.76038号
[37] Marusic，I.，Monty，J.P.，Hultmark，M.&Smits，A.J.2013关于壁湍流的对数区域。J.流体力学716，R3·Zbl 1284.76206号
[38] McKeon，B.J.和Sharma，A.S.2010A湍流管流的临界层框架。《流体力学杂志》658、336-382·Zbl 1205.76138号
[39] McKeon，B.J.、Sharma，A.S.和Jacobi，I.2013壁湍流的实验操作：系统方法。物理学。流体25（3），031301。
[40] Moarref，R.、Jovanovi，M.R.、Tropp，J.A.、Sharma，A.S.和McKeon，B.J.2014通过预解分析和凸优化对紊流河道流进行低阶分解。物理学。流体26（5），051701。
[41] Moarref，R.、Sharma，A.S.、Tropp，J.A.和McKeon，B.J.2013高雷诺数湍流通道中基于模型的水流能量密度缩放。《流体力学杂志》734，275-316·Zbl 1294.76181号
[42] Monty，J.P.、Stewart，J.A.、Williams，R.C.和Chong，M.S.2007湍流管道和渠道流动的大尺度特征。《流体力学杂志》589、147-156·Zbl 1141.76316号
[43] Pujals，G.、García-Villalba，M.、Cossu，C.和Depardon，S.2009-紊流河道水流最佳瞬时增长注释。物理学。流体21（1），015109·Zbl 1183.76425号
[44] Reynolds，W.C.&Hussain，A.K.M.F.1972湍流剪切流中有组织波的力学。第3部分。理论模型和实验对比。《流体力学杂志》54（2），263-288。
[45] Reynolds，W.C.和Tiederman，W.G.1967湍流通道流的稳定性，以及马尔库斯理论的应用。《流体力学杂志》27（2），253-272。
[46] Schmid，P.J.2007非模态稳定性理论。每年。《流体力学评论》39，129-162·Zbl 1296.76055号
[47] Sharma，A.S.和McKeon，B.J.2013关于壁湍流中的相干结构。《流体力学杂志》728196-238·Zbl 1291.76173号
[48] Smits，A.J.、McKeon，B.J.和Marusic，I.2011高雷诺数壁湍流。每年。《流体力学》第43版，第353-375页·Zbl 1299.76002号
[49] Tinney，C.E.，Coiffet，F.，Delville，J.，Hall，A.M.，Jordan，P.&Glauser，M.N.2006关于谱线性随机估计。实验流体41（5），763-775。
[50] Tomkins，C.D.和Adrian，R.J.2005湍流边界层对数层中的能量展向模式。《流体力学杂志》545，141-162·Zbl 1085.76519号
[51] Townsend，A.A.1976湍流剪切流的结构。剑桥大学出版社·Zbl 0325.76063号
[52] Trefethen，L.N.，Trefethern，A.E.，Reddy，S.&Driscoll，T.A.1993无特征值的水动力稳定性。科学261578-584·Zbl 1226.76013号
[53] Waleff，F.、Kim，J.和Hamilton，J.M.1993关于湍流剪切流中条纹的起源。《湍流剪切流》，第8卷，第37-49页。斯普林格·Zbl 0876.76034号
[54] Willis，A.P.，Hwang，Y.&Cossu，C.2010最佳放大湍流管流中的大规模条纹和减阻。物理学。修订版E82（3），036321。
[55] Zhou，J.，Adrian，R.J.，Balachandar，S.&Kendall，T.M.1999.河道水流中产生发夹涡相干包的机制。《流体力学杂志》387，353-396·Zbl 0946.76030号
[56] Zhou，K.，Doyle，J.C.&Glover，K.1996鲁棒最优控制，第40卷。普伦蒂斯·霍尔·Zbl 0999.49500
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