稳定分层对SSP/VWI状态的干扰
摘要：确定了湍流对于最小扰动能量密度$E_c$的‘最小种子’，利用了‘直接-伴随-循环’（DAL）方法来寻找非线性最优扰动，优化流动中平均总耗散能量。 这些最小种子位于边缘流形的相邻位置，这个流形是状态空间中将转变为湍流与最后衰减至层流状态的轨道分开的流形。 边缘流形也是系统‘边缘状态’的稳定流形。 最小种子初始条件的轨迹在一些状态的近邻处花费了大量时间：边缘状态；包含在边缘流形内的另一个状态；甚至是动态缓慢变化的边缘流形区域，使我们能够研究与这些状态相关的任何相干结构对稳定层流的影响。在无层流的平面科与流动中，这些相干结构是由Waleffe (1997)根据物理原理推导出的自持续过程（SSP）成果，或者与由Hall & Smith (1991) 最初从数学上导出的涡旋-波相互作用（VWI）渐近方程中的有限雷诺数解有关。我们发现，对于中等Re，在层流条件下识别到的这些相干状态与无层流条件下的状态有所不同，当边界Richardson数$Ri_B= O(Re^{-1})$时，它们会表现出混沌运动，当$Ri_B=O(Re^{-2})$时, 在高Re下，由于层化对垂直运动的抑制效应，它会严重干扰了来自波浪对于卷动速度结构的输入，从而使波浪无法充分加强粘性衰减的卷动结构。
作者：T. S. Eaves and C. P. Caulfield
论文ID：1509.06334
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-19