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杨强；阿什利·P·威利斯。；黄永云

库特流Kolmogorov尺度下的能量生产和自持湍流。 （英语） Zbl 1419.76387号

J.流体力学。 834, 531-554 (2018).
摘要：最近的几项研究表明，在湍流Couette流的整体区域中，存在一种自相似形式的直至Kolmogorov微尺度的不变解。虽然它们在充分发展的湍流中的作用尚待确定，但我们在这里报告，通过执行一组达到摩擦雷诺数（Re_tau\simeq 800）的最小跨度直接数值模拟，在湍流Couette流的主体区域中存在Kolmogorov微尺度湍流产生的相关机制。发现该机制主要来源于库特流主体区域的非零平均切变，并涉及涡流翻转动力学，与所谓的自持过程（SSP）和/或涡波相互作用（VWI）非常相似。还进行了一个数值实验，该实验消除了除核心区域外的所有其他运动，这表明，在不同壁法线位置没有其他运动的情况下，本体区域中给定壁法线位置的涡流是持续的。提出了Kolmogorov微尺度上的自持涡旋对应于过渡雷诺数下均匀剪切湍流中的自持涡，并对均匀剪切和近壁湍流中的涡旋进行了定量比较。最后，结果表明，在Kolmogorov微尺度上，自持涡产生的湍流远小于全尺寸模拟的湍流，并且两者之间的差异随着雷诺数的增加而增加。

引用于7文件

MSC公司：

76英尺65英寸 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
76F10层 剪切流和湍流
76F40型 湍流边界层

关键词：

湍流模拟；湍流理论；湍流

软件：

渠流
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\textit｛Q.Yang｝等人，流体力学杂志。834531-554（2018年；Zbl 1419.76387）
全文： 内政部 链接

参考文献：

[1] Bewley，T.R.，《数值复兴：模拟、优化与控制》，（2014），复兴出版社
[2] 布莱克本，H.M。；霍尔，P。；Sherwin，S.，《库特流的下分支平衡：任意剪切流的正则态出现》，《流体力学杂志》。，726，R2（2013）·Zbl 1287.76098号 ·doi:10.1017/jfm.2013.254
[3] Chung，D。；Chan，L。；麦克唐纳，M。；哈钦斯，N。；Ooi，A.，描述水力粗糙度的快速直接数值模拟方法，J.流体力学。，773, 418-431, (2015) ·doi:10.1017/jfm.2015.230
[4] Deguchi，K.，Kolmogorov微观尺度下的自我维持状态，J.流体力学。，781，R6，（2015）·Zbl 1359.76011号 ·doi:10.1017/jfm.2015.514
[5] 埃克哈特，B。；Zammert，S.，湍流级联的精确相干结构，布尔。美国物理。Soc.，61，20，A18.008，（2016）
[6] Faisst，H。；Eckhardt，B.，管流中的行波，物理。修订稿。，91, (2003) ·doi:10.1103/PhysRevLett.91.224502
[7] 弗洛雷斯，O。；Jiménez，J.，对数层中最小流量单位的层次结构，Phys。流体，22，（2010）·数字对象标识代码：10.1063/1.3464157
[8] Gibson，J.F。；哈尔克罗，J。；Cvitanovic，P.，《平面Couette流状态空间几何可视化》，《流体力学杂志》。，611, 107-130, (2008) ·兹比尔1151.76453 ·doi:10.1017/S002211200800267X
[9] De Giovanetti，M。；黄，Y。；Choi，H.，湍流道中附加涡流产生的表面摩擦，J.流体力学。，808511-538，（2016）·Zbl 1383.76256号 ·doi:10.1017/jfm.2016.665
[10] 霍尔，P。；Sherwin，S.J.，剪切流中的流向涡流：过渡的预兆和相干结构的骨架，J.流体力学。，661, 178-205, (2010) ·Zbl 1205.76085号 ·doi:10.1017/S0022112010002892
[11] 霍尔，P。；Smith，F.T.，《边界层跃迁中的强非线性涡旋-波相互作用》，《流体力学杂志》。，227, 641-666, (1991) ·Zbl 0721.76027号 ·doi:10.1017/S0022112091000289
[12] 哈密尔顿，J.M。；Kim，J。；Waleff，F.，近壁湍流结构的再生机制，《流体力学杂志》。，287, 317-348, (1995) ·Zbl 0867.76032号 ·doi:10.1017/S0022112095000978
[13] Hwang，Y.，《无大范围外部运动时的近壁湍流波动》，J.流体力学。，723, 264-288, (2013) ·Zbl 1287.76134号 ·doi:10.1017/jfm.2013.133
[14] 黄毅，湍流通道流中自持附连涡的统计结构，流体力学杂志。，723, 264-288, (2015) ·Zbl 1287.76134号 ·doi:10.1017/jfm.2013.133
[15] Hwang，Y.，湍流道流中附加涡流的中间层，Phys。《流体评论》，2016年第1期、第6期·doi:10.1103/PhysRevFluids.1.064401
[16] 黄，Y。；Bengana，Y.，湍流通道流中最小附加涡流的自维持过程，J.流体力学。，795, 708-738, (2016) ·Zbl 1359.76143号 ·doi:10.1017/jfm.2016.226
[17] 黄，Y。；Cossu，C.，湍河道流中大尺度的自我维持过程，Phys。修订稿。，105, (2010)
[18] 黄，Y。；Willis，A.P。；Cossu，C.，湍流槽道流动中最小规模结构的不变解，J.流体力学。，802，R1，（2016）·Zbl 1462.76108号 ·doi:10.1017/jfm.2016.470
[19] 郑，J。；Benney，F。；肖帕，W。；Kim，J.，湍流通道流中壁附近的相干结构，J.流体力学。，332, 185-214, (1997) ·兹伯利0892.76036 ·doi:10.1017/S0022112096003965
[20] 杰梅内斯。；川原，G。；西蒙斯，M.P。；永田，M。；Shiba，M.，根据平衡和“突发”解决方案描述近壁湍流，Phys。流体，17，（2005）·Zbl 1187.76248号
[21] 杰梅内斯。；Moin，P.，《近壁湍流中的最小流量单位》，J.流体力学。，225, 213-240, (1991) ·Zbl 0721.76040号 ·网址：10.1017/S0022112091002033
[22] 杰梅内斯。；Pinelli，A.，《近壁湍流的自主循环》，J.流体力学。，389, 335-359, (1999) ·Zbl 0948.76025号 ·doi:10.1017/S0022112099005066
[23] 杰梅内斯。；Simens，M.P.，湍流壁流的低维动力学，J.流体力学。，435, 81-91, (2001) ·Zbl 1022.76022号
[24] 杰梅内斯。；Wray，A.A.，《关于各向同性湍流中涡丝的特性》，J.流体力学。，373, 255-285, (1998) ·Zbl 0933.76034号 ·doi:10.1017/S0022112098002341
[25] 川原，G。；Kida，S.，平面内嵌入的周期运动Couette湍流：再生循环和爆发，J.流体力学。，449, 291-300, (2001) ·Zbl 0996.76034号 ·doi:10.1017/S0022112001006243
[26] Kim，J。；Moin，P.，《分数步法在不可压缩Navier-Stokes方程中的应用》，J.Compute。物理。，59, 308-323, (1985) ·Zbl 0582.76038号 ·doi:10.1016/0021-9991（85）90148-2
[27] Kolmogorov，A.N.，《非常大雷诺数下不可压缩粘性流体湍流的局部结构》，Dokl。阿卡德。诺克SSSR，30209-303，（1941）
[28] 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.伦敦。A、 434，9-13，（1991）·Zbl 1142.76389号 ·doi:10.1098/rspa.1991.0075
[29] Lee，M.J。；Kim，J。；Moin，P.，《高剪切速率下的湍流结构》，J.流体力学。，216, 561-583, (1990) ·doi:10.1017/S0022112090000532
[30] Lee，M.K。；Moser，R.D.，立方体粗糙壁上湍流边界层的直接数值模拟，J.流体力学。，774395-415（2015）·doi:10.1017/jfm.2015.268
[31] Lumley，J.L.，《相似性与湍流能谱》，《物理学》。流体，10855-858，（1967）·doi:10.1063/1.1762200
[32] 麦克唐纳，M。；Chung，D。；哈钦斯，N。；Chan，L。；Ooi，A。；Garcia-Mayoral，R.，《粗糙湍流的最小跨度通道》，《流体力学杂志》。，816, 5-42, (2017) ·Zbl 1383.76289号 ·doi:10.1017/jfm.2017.69
[33] 马鲁西克，I。；Mckeon，B.J。；Monkewitz，P.A。；Nagib，H.M。；史密茨，A.J。；Sreenivasan，K.R.，《高雷诺数下的壁面湍流：最新进展和关键问题》，《物理学》。流体，22，（2010）·兹比尔1190.76086 ·doi:10.1063/1.3453711
[34] 瑞穗，Y。；Jiménez，J.，《无壁壁湍流》，J.流体力学。，723, 429-455, (2013) ·Zbl 1287.76137号 ·doi:10.1017/jfm.2013.137
[35] Nagata，M.，平面Couette流的三维有限振幅解：无穷大分岔，J.流体力学。，217, 519-527, (1990) ·doi:10.1017/S0022112090000829
[36] Park，J.S。；Graham，M.D.，《最小通道流中的精确相干态和湍流动力学联系》，J.流体力学。，782, 430-454, (2016) ·Zbl 1381.76097号 ·doi:10.1017/jfm.2015.554
[37] Pirozzoli，S。；贝尔纳迪尼，M。；Orlandi，P.，高雷诺数下Couette流的湍流统计，J.流体力学。，758, 327-343, (2014) ·doi:10.1017/jfm.2014.529
[38] 拉瓦特，S。；Cossu，C。；黄，Y。；Rincon，F.，《关于湍流Couette流中大规模运动的自持性》，J.流体力学。，782155-540（2015）·Zbl 1381.76098号 ·doi:10.1017/jfm.2015.550
[39] Robertson，J.M.1959湍流平面上的Couette流。《第六届中西部流体力学会议记录》，第169-182页。德克萨斯大学奥斯汀分校。
[40] Saddoughi，S.G。；Veeravallit，S.V.，《高雷诺数下湍流边界层的局部各向同性》，《流体力学杂志》。，268, 333-372, (1994) ·doi:10.1017/S0022112094001370
[41] 肖帕，W。；Hussain，F.，近壁湍流相干结构生成，J.流体力学。，453, 57-108, (2002) ·Zbl 1141.76408号 ·doi:10.1017/S002211200100667X
[42] Sekimoto，A。；董，S。；Jiménez，J.，统计平稳和均匀剪切湍流的直接数值模拟及其与其他剪切流的关系，Phys。流体，28，（2016）·doi:10.1063/1.4942496
[43] 田纳西州H。；Lumley，J.L.，《湍流第一教程》（1967），麻省理工出版社·Zbl 0285.76018号
[44] Vassilicos，J.C.，湍流中的耗散，年度。流体力学版次。，47, 95-114, (2015) ·doi:10.1146/annurev-fluid-010814-014637
[45] Waleff，F.，《关于剪切流中的自持过程》，Phys。流体，9883-900，（1997）·doi:10.1063/1.869185
[46] Waleff，F.，《通道流中的精确相干结构》，《流体力学杂志》。，435, 93-102, (2001) ·Zbl 0987.76034号 ·doi:10.1017/S0022112001004189
[47] 韦丁，H。；Kerswell，R.R.，《管流中的精确相干结构：行波解》，《流体力学杂志》。，508, 333-371, (2004) ·Zbl 1065.76072号 ·doi:10.1017/S0022112004009346
[48] Willis，美联社。；维塔诺维奇，P。；Avila，M.，通过对称约化揭示湍流管流的状态空间，J.流体力学。，721, 514-540, (2013) ·Zbl 1287.76155号 ·doi:10.1017/jfm.2013.75
[49] Willis，美联社。；维塔诺维奇，P。；Avila，M.，《高维对称性减少》，以湍流管道为例，Phys。E版，93，（2016）
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