弹性湍流中的间歇性
摘要：弹性湍流是由于在非常低雷诺数（$Re$）下向流体中添加少量聚合物而引起的弹性不稳定性所产生的混沌流动。我们的直接数值模拟表明，虽然弹性湍流是一种低雷诺数现象，但与传统的牛顿流体湍流有更多相似之处。特别是，我们发现动能$E(k)$和聚合能$E_m(k)$的功率谱都遵循幂律分布，分别是$k^{-4}$和$k^{-3/2}$，并且与黛博拉数（$De$）无关。这一发现得到了通过能量预算的尺度对尺度计算的进一步支持，该预算显示在动量方程中粘性项和聚合物项之间存在平衡。在实空间中，预计速度场是光滑的，即在长度尺度$r$上的速度差异$|\Delta u|$大约为$r$，但是关键的是还存在一个非平凡的二阶项$r^{3/2}$，我们通过使用速度的二阶差分进行提取。速度的二阶差分的结构函数高达阶数6，显示出明显的间歇性/多重分形性证据。我们通过计算在半径为r的球中平均的动能耗散率的矩来提供对这种间歇性性质的额外证据，从而计算出多重分形谱。
作者：Rahul K. Singh, Prasad Perlekar, Dhrubaditya Mitra, Marco E. Rosti
论文ID：2308.06997
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-15