杨跃工程团队透露了涉及湍流的位移结构

  • 近日,北京大学工程学院杨跃集团提出了一种通用的涡旋场结构算法。该算法识别涉及湍流和能量水平的涡流管的结构
    相关结果来自Journal of Fluid Mechanics(S。
    XiongandY。
    Yang *,均匀各向同性湍流中涡旋管角的识别,J。
    FluidMech
    如图874,952-978,2019所示,选择交织的滚动显示作为杂志的封面图像。
    以前的研究主要认为湍流中的涡旋相互作用主导不同尺度之间的能量转移过程(其中涡旋通常是形成管状结构的高强度涡旋)。指一组)。
    然而,在湍流能级链机制的研究中没有直观的物理图像,因为没有有效的方法来准确识别完整的位移结构。
    杨跃小组提出了一种构造任意流场中涡场数值解的通用算法。
    涡旋场的等值面是具有明确定义的数学定义的涡旋表面,并且可以表示为几何属性,例如管状或分层形状。
    该构造算法包括沿着涡旋传输的标量伪时间演化方程的解和具有混合约束的极端功能问题,以及可以使用涡旋表面场作为结构识别方法的一些复杂性。简单流动的通用流动涡流动力学分析。
    例如,在均匀各向同性湍流中,涡旋场解的零等值面揭示了编织成复杂网络的缠绕涡旋结构(见图1)。
    图1:涡旋场的等值面揭示了各向同性湍流中涉及的涡旋结构基于Richardson,Kolmogorov和其他学者提出的现象学模型,人们经常通过类似于细胞分裂的“涡旋破裂”产生湍流尺度。
    然而,涡旋场的可视化揭示了涡旋演化方程的物理过程,这与涡旋演化方程更为一致(见图2),并阐明了传统的涡旋识别方法。您无法根据局部速度显示完整的涡流管。
    以涡流表面场为特征的涡流管的复杂形状在统计上与使用Lundgren可膨胀涡流管模型的Kolmogorov湍流能谱的比例速率相关联,该模型有望整合结构我可以。两种类型的湍流和统计理论。
    图2:在湍流中通过不同的涡旋识别方法获得的不同能级的物理图像:左边的蓝色文本和结构显示了欧拉视角下的“破碎”结构过程你。红色文字和右边的结构显示了涡旋表面连续变形的拉格朗日过程。
    红色实心箭头表示附着在涡旋表面上的涡旋,虚线箭头表示涡旋的局部感应速度。
    参与本研究的第一作者是北京大学工学部博士生熊世英,通讯作者是杨悦。
    本研究由国家自然科学基金资助的优秀青年基金和重大科研项目资助。


发表时间:2019-09-10

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