物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年7月2日
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标题: 管道流中湍流泡的不同寿命尺度定律
标题: Distinct Lifetime Scaling Laws of Turbulent Puff in Duct Flow
摘要: 局部湍流脉冲的时空动力学$-$以及方形管道流动中特征过渡结构$-$的研究是通过直接数值模拟和理论分析进行的。 结果表明,湍流脉冲是瞬态结构,在临界雷诺数$Re_c\simeq1450$处表现出不同的层流化区域。 亚临界区域($Re<Re_c$)中脉冲的平均寿命随着$Re$的增加遵循平方根标度律,在超临界区域($Re > Re_c$)则转变为超指数标度。 通过实施模式保持近似,雷诺-奥尔动能方程被简化为一个带有噪声的鞍点分岔方程,该方程从亚临界区域的临界缓慢下降所主导的确定性衰减,以及由随机波动激活的突然衰减的角度解释了观察到的标度律。 尽管几何约束引发了独特的二次流动,例如角落定位的流向涡对、角落对齐的高速条纹和分叉的低速条纹,但脉冲寿命统计与管道流动中的相似,这表明在过渡壁包围湍流的衰减机制中存在几何不变性。
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