物理学>流体动力学
标题: 基于输入输出的湍流通道对流速度分析
摘要: 本文采用基于输入-输出的方法来分析湍流通道流中的对流速度和波动传输。 通过最大化与线性化Navier-Stokes方程相关联的功率谱密度,获得了与每个壁面法线位置处的流向-跨度波长对相关的波动量的对流速度,该方程具有湍流平均剖面和增量相关高斯力。 我们首先证明,以这种方式计算的平均对流速度与文献中以前报道的结果非常吻合。 然后,我们利用分析框架,通过分离每个跨向-流向波长对(流量尺度)的贡献,来探讨在不同壁面法线位置对局部对流速度的潜在机制。 结果分析表明,近壁区的对流速度行为受到远离壁面的大型结构的影响。 这些结构类似于横平面上汤森德附着的漩涡,但在流向上显示出不完全的相似性。 然后,我们研究动量方程中每个线性项的作用,以隔离压力、平均切变和粘性效应对对流速度偏离每个流量尺度的平均值的贡献。 我们的分析强调了粘性效应的作用,特别是对于影响延伸到近壁区域的大型跨槽结构。 这项工作的结果表明,输入-输出方法有望仅使用平均速度剖面分析一系列流量尺度上的对流速度。