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皮埃尔·奥吉尔;阿什温·维什努·莫哈南;埃里克·林德伯格

浅水波湍流。 （英语） Zbl 1419.76339号

J.流体力学。 874, 1169-1196 (2019).
综述：研究了大尺度强迫和小尺度耗散的无旋浅水波湍流动力学。首先，我们推导了涉及速度和位移增量的三阶结构函数的Kolmogorov湍流“五分之四定律”的浅水模拟。利用这种关系并假设水流主要由激波控制，我们建立了一个简单的模型，预测激波振幅标度为（（εd）^{1/3}，其中（ε）是平均耗散率，（d）是激波之间的平均距离，并且（p）四阶位移和速度结构函数的标度为\（εd）^{p/3}r/d，其中\（r）是分离。然后，我们进行了一系列分辨率高达\（7680^2）的强迫模拟，改变了弗劳德数\（F_F=（epsilon L_F）^{1/3}/c\），其中\（L_F\）是强迫长度尺度，\（c\）是波速。在所有的模拟中，都达到了一个稳态，在这个稳态中，在恒定通量范围内存在恒定的光谱能量通量和动能与势能的均分。三阶结构函数关系具有较高的精度。发现平均能量的比例约为\（E\sim\sqrt｛εL_fc｝\），并且还取决于分辨率，这表明浅水波湍流不符合Richardson Kolmogorov级联的模式。在所有模拟中，激波都会发展，在流动可视化中显示为负发散的细长条带。发现激波之间的平均距离的标度为（d\sim F_F^{1/2}L_F）。发现二阶和高阶结构函数的尺度与模型吻合良好。我们得出结论，在弱极限（F_F\rightarrow 0）中，激波将变得越来越密集、越来越弱，最终在有限雷诺数下消失。另一方面，对于给定的（F_F），无论大小，如果雷诺数足够大，冲击都会占优势。

引用于2文件

MSC公司：

76F45型 湍流中的分层效应
76B15号机组 水波、重力波；色散和散射，非线性相互作用
76升05 流体力学中的冲击波和爆炸波

关键词：

冲击波;湍流理论

软件：

FluidDyn公司;流体FFT;FluidSim（流体模拟）
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit｛P.Augier｝等人，流体力学杂志。8741169-1196（2019年；Zbl 1419.76339）
全文： 内政部

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