Small scale aspects of flows in proximity of the turbulent/non-turbulent interface
下面报告的工作是第一次对牛顿流体中湍流/非湍流界面附近无强平均剪切的湍流特性进行研究，重点是小尺度方面。使用的主要工具是三维粒子跟踪系统（3D-PTV），允许测量和遵循拉格朗日方式的速度导数和直接数值模拟（DNS）领域。通过比较界面附近的湍流区（A）、中间区（B）和非湍流区（C）的流动特性，可以直接观察夹带现象背后的关键物理过程。小尺度应变和涡度拟能之间的差异是惊人的，并指出通过源于应变的粘性力的湍流卷吸的明确方案。
2007-05-04 physics.flu-dyn
Dual local and non-local cascades in 3D turbulent Beltrami flows
通过与二维湍流的类比，讨论了三维湍流Beltrami流中存在双重局部和非局部级联的可能性，包括逆能量级联和正螺旋度级联。我们讨论了局域和非局域情况下相应的能谱。与高雷诺数湍流冯卡门流的比较提供和讨论。
2012-06-25 physics.flu-dyn
Turbulent Couette Flow:An analytical solution
本文从纳维-斯托克斯方程的一个子集出发，得到了平面紊流库埃特流的一个简单解析解。该方法分析了粘性动量的非稳态拉格朗日扩散对平滑相速度的影响。三个初始速度剖面在开始的湍流壁循环被认为是。预测充分识别存在的三个层通常观察到的湍流领域，特别是粘度为主的壁层和对数律层。实验测量的时间平均速度也很好地相关。关键词：库埃特流，湍流，吸引子，解析解，拉格朗日偏导数，时间尺度，初始条件
2011-04-21 physics.flu-dyn
Turbulent Bubbly Channel Flow: Role of Bubble Deformability
本文介绍了流体动力学视频：“湍流气泡通道流：气泡变形的作用。“利用直接数值模拟研究了气泡变形能力对湍流垂直通道中气泡上升流流速的影响。一系列的模拟与减少变形性的气泡显示了一个过渡，从流动的可变形的气泡保持在中间的通道的情况下，几乎球形的气泡沿壁滑动。
2011-10-15 physics.flu-dyn
Constitutive theory of inhomogeneous turbulent flow based on two-scale Lagrangian formalism
针对非均匀湍流发展了一种封闭理论，该理论可以在不依赖任何经验参数的情况下系统地推导湍流本构关系。在对流坐标系中，基于平均流进行重正化摄动近似，成功地将对流积分以一般协变的方式结合起来。
2019-02-26 physics.flu-dyn
Transitions of turbulent superstructures in generalized Kolmogorov flow
自组织的大尺度流动结构出现在广泛的湍流中。然而，它们的出现，动力学以及与小尺度湍流的相互作用还没有得到很好的理解。在这里，我们研究这种自组织的湍流超结构在三维湍流Kolmogorov流与大规模的阻力。通过大量的模拟，我们发现它们的低维动力学特征之间的过渡几个稳定和亚稳定的大尺度结构的阻尼参数的函数。湍流超结构的主要耗散机制是小尺度湍流的产生，其局部结构强烈依赖于大尺度流动。我们的研究结果阐明了通用的出现和低维动力学的大规模流动结构充分发展的湍流，并揭示了强耦合的大规模和小规模的流动特征。
2021-06-01 physics.flu-dyn
Asymmetrical Order in Wall-Bounded Turbulent Flows
在梯度结构中，对于每个雷诺应力分量，揭示了湍流壁边界流的缩放。在耗散结构中，存在一种不对称的秩序，我们可以部署它来统一这些流动内部和之间的缩放和传输动力学。槽道和平板边界层流动的外边界条件有细微的差别，它们改变了远离壁面的湍流结构。耗散结构和相应的输运动力学中表现出的自相似性建立了有壁界湍流的能力和知识。
2021-01-31 physics.flu-dyn
An elementary example of contrasting laminar and turbulent flow physics
像库埃特和普瓦维尔这样简单的牛顿流体在无限平行壁之间的一维流动，为层流和湍流的对比物理提供了一个很有启发性的例子：它们的平均速度分布之间的差异在一种状态下与另一种状态下的符号相反。这种易于验证但尚未被注意到的行为意味着层流和湍流传输的物理机制甚至比通常假设的更根本不同。
2018-11-28 physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation of Turbulent Channel Flow with Riblets at Low Reynolds Number
在这份报告中，我们简要地总结了设置和结果的直接数值模拟（DNS）的湍流槽道流与沟槽。DNS使用OpenFOAM进行，它允许使用非结构化网格。目前的结果在2015年欧洲减阻和流动控制会议上公布。
2017-07-25 physics.flu-dyn
Computation of Mean Velocity Distribution in a Turbulent Flow
本文提出了一种计算湍流中平均速度分布的近似方法。该方法基于雷诺应力和平均速度之间的关系式。利用压降和平均（总）流速的测量值，计算了各种流体和气体在不同管道和通道中的湍流特性，如平均速度和雷诺应力分布，并与实验测量值进行了比较。这些结果表明，在很大范围的雷诺数下，它们具有良好的一致性。
1999-04-14 physics.flu-dyn
Data-driven oscillator model for turbulent flows with multiple dominant frequencies
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
本文提出基于振荡器的数据驱动框架，用于建模多频湍流的动力学，通过训练自动编码器提取代表性振荡器，并利用神经网络预测湍流的多频振荡行为，验证了该模型对湍流腔体流动的长期预测能力。
2026-10-12 physics.flu-dyn
Acceleration statistics of material particles in turbulent flow
能够准确地模拟和预测由湍流输送的分散夹杂物的动力学，仍然是一个具有重要科学、环境和经济问题的挑战。一个关键和难点是正确地描述粒子在很宽的尺寸和密度范围内的动力学。我们的测量结果表明，分散在湍流中的颗粒的加速度统计确实表现出特定的尺寸和密度的影响，但它们保留了一个非常强大的湍流签名与对数正态波动，无论颗粒的尺寸和密度。这在离散夹杂物的湍流运输的建模方面具有重要的后果。
2008-05-07 physics.flu-dyn
Turbulent mixing: matching real flows to Kraichnan flows
关于湍流混合的理论结果大多是基于零关联时间的理想流动模型。我们讨论的原因，这样的结果可能会失败的真实流量，并制定一个计划，使人们有可能匹配真实流量的理想流量。特别地，我们引入了可以取分数值的流的混合维数的概念。对于真实的不可压缩流，混合维数超过了拓扑维数，这导致了混合的局部不均匀性-一种在理想流中没有观察到的现象，具有深远的意义，例如影响湍流中的双分子反应速率。最后，我们建立了一个可压缩流模型，再现了Boffetta等人（2004）在时间相关流中观察到的异常李雅普诺夫指数值，并对这一现象提供了定性解释。
2016-02-04 physics.flu-dyn
Bifurcations of a large scale circulation in a quasi-bidimensional turbulent flow
本文报道了在空间周期强迫作用下，在湍流上形成的大尺度环流分叉的实验研究。在简短地描述了如何通过一系列的对称性破缺分叉的流动变得湍流，我们专注于我们的研究中发生的湍流制度的过渡。它们与大尺度流的振幅的概率密度函数（PDF）的形状的变化有关。我们讨论这些分叉的性质，以及如何建模的PDF的形状。
2016-11-05 physics.flu-dyn
The laminar generalized Stokes layer and turbulent drag reduction
本文研究了沿流向传播的展向速度波作用于壁面时对平面槽道流动的影响。层流和湍流制度的流向流动进行了研究。当流向流为层流时，它不受波浪诱导的展向流的影响。这种流动是一种薄的、非定常的和流向调制的边界层，可以用第一类艾里函数表示。我们称之为广义Stokes层，因为它在无限波速的极限下退化为经典的振荡Stokes层。当流向流是湍流时，层流广义斯托克斯层解很好地描述了空间平均湍流展向流，只要波的相速度与湍流对流速度充分不同，并且强迫的时间尺度小于近壁湍流结构的寿命。在这些条件下，发现阻力减少与斯托克斯层厚度成比例，这使得层流解决方案有助于分析的湍流。通过比较与强迫条件有关的参数与湍流的空间和时间尺度，给出了波浪诱导的湍流状态的分类。
2010-08-24 physics.flu-dyn
Growth dynamics of turbulent spots in plane Couette flow
我们的实验和数值研究的时间方面的湍流斑扩展在平面Couette流过渡雷诺数在300和450之间。点增长率，点平流率和大尺度流强度作为时间和雷诺数的函数进行测量。所有这些量都显示出类似的动力学，阐明了大尺度流动在湍流点平流中所起的作用。每个可能的增长机制的贡献：大规模平流或增长引起的不稳定，讨论了不同阶段的现场增长。一个方案，收集所有这些元素是提供一个更好的了解的增长动力学的湍流斑点在平面Couette流，应该可能适用于其他扩展的剪切流。
2017-02-09 physics.flu-dyn
Multiscale simulation of coexisting turbulent and rarefied gas flows
针对湍流与稀薄气体流动难以统一模拟的挑战，研究提出结合介观Boltzmann方程合成迭代格式与k-ω湍流模型的多尺度方法，经实验与稀薄流验证，可捕捉高超声速对向喷流中湍流对表面热流的显著影响。
2024-08-15 physics.flu-dyn
Turbulent spot growth in plane Couette flow: statistical study and formation of spanwise vorticity
本文对平面Couette流过渡区中的湍流斑生长进行了直接数值模拟。定量描述的生长过程和周围的四极流的斑点的细节。重点放在展向涡的速度条纹，类似于二次剪切不稳定的形成。的不稳定性（相干长度，平流速度）的主要特征进行了研究的背景下的湍流斑，低于和高于阈值雷诺数的出现的倾斜湍流带的平面Couette流。
2014-01-15 physics.flu-dyn
Can flocking aid the path planning of microswimmers in turbulent flows?
本文将Vicsek型集群行为引入对抗性强化学习框架，提出集群辅助的微泳体路径规划策略，证明其在二维各向同性湍流中优于既有方法。
2024-11-24 physics.flu-dyn
Helicity of mean and turbulent flow with coherent structures in Rayleigh-Benard convective cell
本文研究了具有加热底壁和冷却顶壁的Rayleigh-Benard矩形对流单体中具有大尺度环流的湍流空气流动。在大部分流动中，主卷的平均水平速度和涡环的平均涡量几乎是一致的。平均气流的螺旋度很高，是湍流螺旋度的来源。由于平均流动和湍流的螺旋度都很大，Rayleigh-Benard对流单体中的流动非常适合于研究螺旋湍流的性质。
2013-12-04 physics.flu-dyn
Characteristic Sensitivity of Turbulent Flow within a Porous Medium under Initial Conditions
多孔介质中的流动在许多科学和工业系统中起着重要的作用。然而，这种流动变成湍流的情况还没有完全理解，特别是从数学的观点来看。在这项研究中，$k-\varepsilon$模型（变量$k$表示每单位质量的湍流动能和$\varepsilon$湍流动能的耗散率），这已被广泛用于在一个通常的湍流在一个明确的流体，被应用到一个湍流通过多孔介质。如果假设均匀、平均流和均匀各向同性湍流，变量$k$和$\varepsilon$的控制方程将直线描述为两个变量共有的零倾线。零倾线被证明是一个线吸引子。涡动粘度的时间演化也得到了，涡动粘度的初始值和最终值被观察到相关的幂律，表明普遍的敏感性。这种敏感性源于普通的零倾线，而在通常的湍流中是观察不到的。最后，根据所得结果，给出了非线性数学和地震学意义。
2020-12-07 physics.flu-dyn
1/f noise in turbulent flows
本文报道了在三种不同的湍流结构中对$1/f$涨落的实验观察：二维湍流驱动的大尺度速度，液钠湍流旋流产生的磁场和旋流中涡丝引起的压力涨落。对于这三个系统，$1/f$噪声示出的相干结构，显示少量的状态之间的过渡的动态。事件持续时间服从幂律分布。该幂律的指数和动力学的性质（对称状态或非对称状态之间的转变）选择$1/f$波动的指数。
2016-05-31 physics.flu-dyn
DNS of Turbulent Flows Laden with Droplets or Bubbles
本文综述了含液滴或气泡的湍流的直接数值模拟。这些流动的DNS比那些充满固体颗粒的流动更具挑战性，因为前者的表面变形。所讨论的数值方法的分类是基于气泡/液滴的初始直径是否小于或大于Kolmogorov长度尺度，以及瞬时表面变形是否完全解决或通过唯象模型获得。本文还讨论了正则湍流中单个液滴/气泡以及多个液滴/气泡破碎的数值方法。
2018-04-07 physics.flu-dyn
Laminar-turbulent coexistence in annular Couette flow
环空库埃特流是由内圆柱的轴向平移驱动的两个同轴圆柱之间的流动。它是使用直接数值模拟在长域，重点是层流湍流共存制度发现的雷诺数的值略低。当半径比$η$从0.8减小到0.5，最后减小到0.1时，证明了三种不同的流动状态。高$η$流态的特点是螺旋形紊流斑块与层流共存，如平面剪切流。中等- $η$状态不具有任何明显的层流-湍流共存。然而，为了消除限制效应，通过人为地将方位角跨度延伸超过2 $π$来恢复适当的图案化。最后，低$η$制度的特点是局部湍流结构不同的泡芙通常遇到的过渡管流。在这种新的共存状态下，动荡的波动是令人惊讶的短期。的影响进行了讨论的相变和临界缩放。
2019-10-06 physics.flu-dyn
Dynamics of propagating turbulent pipe flow structures. Part II: Relaminarization
本文研究了由Karhunen-Lo`eve分解确定的湍流管流向层流逆转变过程中传播结构的动力学行为。湍流数据是通过直接数值模拟生成的，该数值模拟从完全湍流雷诺数Re_τ=150开始，然后缓慢降低直至Re_τ=95。在此低雷诺数下，高频模式首先衰减，只留下衰减的流向涡。流动经历一个chugging现象，在那里它开始重新层化和平均速度增加。其余的传播模式，然后不稳定的流向涡，重建的能量谱，并最终流恢复其湍流状态。我们的结果捕获三个chugging周期之前，流完全relaminarizes。存在于外层的高频模式首先衰减，建立在壁约束湍流的自持机制的外部区域的重要性。
2007-01-23 physics.flu-dyn
The rise of fully turbulent flow
对壁面剪切流中湍流起源的研究已经进行了一个多世纪，结果产生了一幅令人困惑的画面，其中湍流以各种不同的状态出现，与层流背景流竞争。在稍高的速度下，情况明显改变，整个流动是湍流。到目前为止，无论是在过渡期间遇到的不同状态的起源，还是它们的前沿动力学，更不用说向完全湍流的转变了。结合实验，理论和计算机模拟在这里，我们揭示了分叉的情况下组织的路线，充分湍流管流，并解释在这个过程中遇到的不同状态的前动力学。解决这一问题的关键是将流动解释为具有湍流锋的非线性传播（平流）的湍流系统。这些发现弥补了我们对湍流开始和完全湍流的理解之间的差距。
2015-10-30 physics.flu-dyn
Manipulating the direction of turbulent energy flux via tensor geometry in a two-dimensional flow
本文研究二维流动中利用张量几何方法操纵湍流能量通量方向的问题，揭示了流体系统维度对净能量通量方向的约束作用。
2024-11-23 physics.flu-dyn
Multiple states in highly turbulent Taylor-Couette flow
湍流在自然界和技术中的普遍存在使得从根本上了解湍流至关重要。Kolmogorov在1941年提出，对于具有多个自由度和大波动的强湍流，只有\emph{one}湍流状态，因为大波动将探索整个高维相空间。在这里，我们报告的第一个决定性的证据，多个湍流状态的大雷诺数$\text{Re}=\mathcal{O}(10^6)$（泰勒数$\text{Ta}=\mathcal{O}(10^{12})$）泰勒-库埃特流在制度的最终湍流，通过探测的相空间跨越的内部和外部的圆柱体的旋转速率。多个湍流状态的表现形式是通过提供组合的全局扭矩和局部速度测量来举例说明的。这一结果证实了在高维流动中也可能发生分叉的观点，即非常大的$\text{Re}$），并对Kolmogorov的范式提出了质疑。
2016-04-15 physics.flu-dyn
Super-resolution reconstruction of turbulent flows with machine learning
我们使用机器学习对严重欠分辨的湍流场数据进行超分辨率分析，以重建高分辨率的流场。开发了两种机器学习模型;即卷积神经网络（CNN）和混合下采样跳跃连接多尺度（DSC/MS）模型。这些机器学习模型被应用到二维圆柱尾迹作为一个初步的测试，并显示出显着的能力，重建层流从低分辨率的流场数据。我们进一步评估这些模型的二维均匀湍流的性能。CNN和DSC/MS模型可以从非常粗糙的流场图像中重建湍流，具有非常高的精度。对于湍流问题，基于机器学习的超分辨率分析可以大大提高空间分辨率，只需50个训练快照数据，具有很大的潜力，揭示亚网格尺度的复杂湍流物理。随着越来越多的流场数据从高保真模拟和实验，本方法激励有效的超分辨率模型的各种流体流动的发展。
2019-02-04 physics.flu-dyn
Lagrangian Particle Statistics in Turbulent Flows from a Simple Vortex Model
本文在一个简单的涡模型框架内考虑了湍流中拉格朗日粒子的统计特性。在这里，湍流速度场是由不同的流通，应变和方向的伯格斯涡的时间序列。基于对涡的统计特性的适当假设，导出了速度增量的统计特性。特别是，在这个模型中的小尺度不稳定性的起源和性质进行了研究数值和分析。
2007-07-03 physics.flu-dyn
Flow reversals in turbulent convection via vortex reconnections
我们采用详细的数值模拟，探讨在二维湍流对流的流动逆转的机制。我们发现，逆转发生通过涡重联的两个吸引角辊具有相同的符号的涡，从而导致重大重组的流动。由于这种流动重新配置，在反向过程中观察到热传输的大波动。利用大尺度模态定量分析了反转过程中的流动形态。使用这些工具，我们还表明了为什么流动逆转发生在有限范围内的瑞利和普兰特数。
2012-07-18 physics.flu-dyn
Turbulent-laminar patterns in shear flows without walls
湍流-层流不连续性，通常以条带和斑点的形式出现，是壁面剪切流中通向湍流的途径的普遍特征。在这里，我们研究的理想化的剪切无应力边界驱动的正弦体力和证明定量协议之间的湍流在这种流动和发现在内部的平面Couette流-该区域不包括边界层。利用边界层的情况下，我们构建了一个模型流，只使用四个傅立叶模式的剪切方向，但鲁棒地捕捉到的过渡中观察到的时空现象的范围，从斑点增长湍流带和均匀湍流。该模型在保持基本物理特性和与纳维-斯托克斯方程的直接联系的同时，大大降低了模拟间歇性湍流结构的成本。我们证明了这一过程的通用性，通过引入无应力的等效流平面Poietille和管流再次捕获的过渡中看到的顺层结构。
2016-02-17 physics.flu-dyn
On The Critical Reynolds Number For Transition From Laminar To Turbulent Flow
在这种可视化中，从层流到湍流的转变的特征在于壁面流体间歇地喷射到外部流中。粘性流层的归一化厚度达到渐近值，但物理厚度在过渡后呈指数下降。临界过渡管雷诺数可以简单地通过将其与粘性流层归一化厚度的渐近值相等来获得。关键词：转捩，临界稳定雷诺数，临界转捩雷诺数，非牛顿管流
2010-07-14 physics.flu-dyn
Entropic multi-relaxation lattice Boltzmann scheme for turbulent flows
我们提出了最近引入的模型（Karlin，Bösch，Chikatamarla，Phys. Rev. E 2014）的三维实现，并回顾了熵稳定剂的作用。所提出的模型实现了出色的数值稳定性的湍流高雷诺数流动的存在。我们报告准确的结果，低阶矩均匀各向同性衰减湍流和二阶网格收敛最评估的统计量。该方案的显式和有效的性质，使它成为一个非常有前途的候选人，工程和科学目的在附近的高度湍流。
2015-07-09 physics.flu-dyn
Laminar, turbulent and inertial shear-thickening regimes in channel flow of neutrally buoyant particle suspensions
这封信的目的是描述有限惯性下粘性流体中有限尺寸刚性颗粒悬浮液的流动状态。我们探讨了系统的行为作为粒子的体积分数和雷诺数（流量和颗粒的惯性粘性力的比率）的函数。与层流和湍流状态之间存在明显区别的单相流不同，在存在颗粒相的情况下可以识别三种不同的状态，它们之间具有平滑的过渡。在低体积分数下，当雷诺数增加时，流动变得湍流，从由粘性力主导的层流状态过渡到以湍流涡流增强动量传输为特征的湍流状态。在更大的体积分数，我们确定了一个新的制度，其特征在于更大的增加壁摩擦。壁面摩擦力随雷诺数（惯性效应）而增加，而湍流输运的影响很弱，如在强烈的惯性剪切增稠状态。这种状态可能会阻止过渡到一个充分的湍流状态在任意高速度的流动。
2014-11-14 physics.flu-dyn
On a mathematical definition of laminar and turbulent fluid flow
University of A Coruña（拉科鲁尼亚大学）
本文提出了一种层流和湍流流动的数学定义，基于受限非线性条件，区分了自然流动与平均流动，并探讨了湍流的生成机制。
2025-12-16 physics.flu-dyn
Low Reynolds number turbulent flows over elastic walls
我们研究了粘性超弹性壁面上的层流和湍流槽道流动，并表明通过适当地选择壁面弹性模量，可以在任何雷诺数下维持非定常的混沌类粘性流动。我们提出了一个物理解释，这种效果通过评估的剪切应力和湍流动能预算的流体和弹性层。我们从2800到10的不同的批量雷诺数，并确定两个不同的机制，湍流生产。在中等和高雷诺数下，湍流波动激活壁振荡，这反过来又放大了流体中的湍流雷诺应力。在非常低的雷诺数下，唯一的生产项是由于来自弹性壁的能量输入，其随着壁弹性而增加。这种机制可用于被动地增强微流体装置中的混合。
2020-08-04 physics.flu-dyn
Bulk flow scaling for turbulent channel and pipe flows
我们报告了一个理论推导体流标度规范壁有界流动。该理论通过大尺度能量长度的变分计算来解释边界几何形状（平板通道与圆管）的对称性，该能量长度通过简单指数来表征其整体流标度，即通道为$m=4$，管道为5。预测的平均速度显示出良好的协议与几十套质量的经验数据为一个广泛的雷诺数（Re），与通用的整体流量常数$κ\approx0.45$。散逸和湍流输运的预测，在整体流，等待数据验证。
2016-06-01 physics.flu-dyn
An experimental investigation of the heat and flow features in street canyons: Impacts of the approaching turbulent boundary layer flow
本研究采用PIV-LIF技术在大型水洞中实验探究了三种不同湍流边界层流动对街道峡谷流动与热特征的影响，发现其对通风率（最大差异80%）和排热能力（约45%）及峡谷开口处脉动特征有显著影响。
2023-10-20 physics.flu-dyn
Unified Friction Formulation from Laminar to Fully Rough Turbulent Flow
本文给出了一个新的牛顿流体统一公式，适用于从层流到完全粗糙湍流的所有管流状态。它包括层流、从层流到湍流的不稳定突变以及所有类型的湍流区：光滑湍流区、部分不完全发展的湍流区和完全发展的粗糙湍流区。该公式遵循尼库拉泽实验中提出的曲线的曲折形式，而不是科尔布鲁克和怀特提出的单调形状。建议的统一公式的组成包括开关功能和层流，光滑湍流和完全粗糙的湍流的可互换的公式。建议的切换功能提供了一个平滑和计算便宜的过渡之间的液压制度。因此，这里提出的配方代表了一个连贯的水力模型，适合工程使用。该模型与现有的文献模型进行比较，并显示出平滑和计算便宜的水力制度之间的过渡。
2018-10-01 physics.flu-dyn
Investigation of Self-Preservation Theory in Two Dimensional Turbulent Mixing Layers
本文研究了二维定常湍流混合层的特性。除通常的速度分量外，还计算并给出了雷诺应力的所有贡献分量。结果表明，在二维定常湍流混合层中，自保持理论并不适用于所有的流动区域，流动是湍流区，分为两个区域。通过计算流动起始点处的雷诺应力分量，表明在包含流动奇点的区域中的湍流并不像以前认为的那样是自保持的。
2003-01-27 physics.flu-dyn
Anisotropic mean flow enhancement and anomalous transport of finite-size spherical particles in turbulent flows
本研究通过调节悬浮液参数，发现固体颗粒在ABC湍流中沿准直线轨迹运动并增强平均流能量，使最大尺度趋于各向异性准二维状态。
2023-12-27 physics.flu-dyn
Large Scale GPU Based Simulations of Turbulent Bubbly Flow in a Square Duct
本文给出了周期性垂直方管内气水两相湍流泡状流的数值研究结果。该研究是使用一种新的数值技术，利用流体体积法的接口捕获和夏普表面力的方法精确表示的表面张力力。在求解界面方程时，采用了三维几何构造法，保证了气液两相之间的绝对质量守恒和清晰界面。整个算法在多个图形处理单元（GPU）上以数据并行模式实现，利用了大量的可用内核。我们研究了一群球形气泡与向上的湍流共同流动的动力学，并与空载湍流的结果进行了比较。空载$Re_τ$的摩擦雷诺数为360，足以维持湍流。在平均流中，我们观察到了由湍流驱动的二次流，以及复杂的瞬时湍流涡结构。这些二次流与向上上升的气泡的相互作用是非常复杂的，并导致瞬时和时间平均流场的显着变化。给出了沿壁面、角平分线和壁面平分线的平均含气率分布、平均速度、纵向和横向湍流强度。观察到在壁附近的空隙率分布中的峰值，代表气泡向管道的优选部分的迁移。讨论了湍流驱动的二次流和瞬时大涡对气泡优先浓度的影响。分散的气泡打破了通常在空载湍流中观察到的细长湍流结构。
2022-12-24 physics.flu-dyn
The physics of stripe patterns in turbulent channel flow determined by DNS results
本文用DNS方法求解纳维-斯托克斯方程，分析了无限延伸平面通道内的湍流流动。解决方案中获得的数值解域的有限大小的流向以及在横向设置周期性的边界条件在两个方向。仔细分析了它们对湍流场中大尺度结构的影响，以避免它们的抑制。当这样做时，可以观察和分析这些流中的众所周知的条纹图案，特别是关于它们与平均流速相比的相对运动。这种条纹图案占主导地位的速度场的各种细节。此外，基于在保证充分发展的湍流和热传递的非常长的时间段内的流量和温度数据的统计，确定了全局参数，如流场中的摩擦因子和温度场中的努塞尔数。
2015-11-24 physics.flu-dyn
Turbulent flame speed based on the mass flow rate: theory and DNS
通过构成一个统计平面，湍流预混火焰的等温线系综的质量流率的积分公式开始，相应的湍流火焰速度的缩放导出，而不调用Damk{<$}hler的假设。主要的近似和中期结果进行验证，使用一个大的Karlovitz数，单位路易斯数，直接数值模拟（DNS）数据集的正庚烷/空气混合物，计算与减少化学。本文提出了一种新的长度尺度来量化预混火焰结构内等温线的波动距离。
2022-07-12 physics.flu-dyn
On a self-sustained process at large scale in the turbulent channel flow
在湍流剪切流中，大尺度运动是重要的，它常常归因于小尺度结构的相互作用。在这里，我们表明，在Re_τ \approx 550的湍流通道中，即使当填充近壁和对数区域的小尺度结构被人为地淬火时，大尺度运动也可以自我维持。这种大尺度自维持机制在宽度小于Lz ~ 1.5h或长度小于Lx ~ 3 h的周期盒中不活跃，这与湍流通道中观察到的最具能量的大尺度很好地对应。
2010-04-23 physics.flu-dyn
Transport of magnetic field by a turbulent flow of liquid sodium
我们研究了在冯卡门几何中产生的液体钠的湍流对靠近流动前沿放置的磁体的局部场的影响。我们观察到，该领域可以运输的距离大于其积分长度尺度的流量。在最湍流的位形中，大距离平流场的平均值为零。然而，波动的均方根值随磁雷诺数线性增加。平流场是强间歇性的。
2006-04-06 physics.flu-dyn
Boundary Layer Adaptivity For Incompressible Turbulent Flows
湍流中的边界层要求壁面附近具有细网格间距，这取决于湍流模型的选择。为了满足这些要求，半结构化网格通常用于该领域的正交和分层元素。这种网格的适应需要考虑到流动物理学以及标准误差指标方法。本文提出了一种新的方法，它结合了基于Hessian的误差指标与流动物理驱动网格自适应说明。特别关注的是分层网格的厚度适应。将该方法应用于两个湍流不可压流动的情况下，其有效性进行了研究。
2014-05-03 physics.flu-dyn
Macroscopic effects of the spectral structure in turbulent flows
湍流的两个方面一直是广泛的，分裂的研究工作的主题：宏观性能，如摩擦阻力所经历的流动通过一个墙，和湍流谱。湍流谱可以说代表了湍流状态的结构;在实践中，它是指数α的幂律（“谱指数”），它给出了大小为s的湍流波动（或“涡流”）的旋转速度作为s的函数。宏观性质和湍流谱之间的联系，如果有的话，仍然缺失。它是否可以通过对比不同类型谱的流动中的摩擦阻力来发现？在这里，我们进行了前所未有的测量的摩擦阻力的皂膜流，其中的光谱指数α= 3，并比较的结果与管流的摩擦阻力，其中的光谱指数α= 5/3。对于中等雷诺数Re（湍流强度的量度），我们发现在皂膜流中摩擦阻力的尺度为Re^{-1/2}，而在管流中摩擦阻力的尺度为Re^{-1/4}。每一种尺度都可以用一种新的理论从伴随的α值来预测，在这种理论中，摩擦阻力与紊流谱有明确的联系。我们的工作表明，在湍流中，在连续相变，宏观性质是由波动的光谱结构。
2009-09-15 physics.flu-dyn
Effect of Microscale Turbulent Structures Dynamics on Forced Convection in Turbulent Porous Media Flow
Department of Mechanical and Aerospace Engineering, North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程系）
该研究采用大涡模拟（LES）探究雷诺数300下多孔介质流动，明确微涡对对流换热的影响，发现其与涡脱压力不稳定性相关，还分析了二次流动不稳定性的作用，为优化多孔介质几何提供依据。
2026-08-21 physics.flu-dyn
Overset LES with Application to a Turbulent Channel Flow
在这方面的贡献，我们提出了一种新的扰动方法（表示为重叠方法）的一个通用的湍流通道流的应用。推导的控制方程（非线性扰动方程扩展与波动粘性项），以及亚网格尺度建模方面的结果重叠LES（OLES）方法。的Overset方法的应用说明了一个通用的充分发展的湍流槽道流，其结果显示出良好的协议与参考直接数值模拟数据。此外，示出的溢出方法来校正不完美的背景流的能力。
2015-03-24 physics.flu-dyn
A machine-learned probability distribution in the phase space of turbulent channel flow for synthetic turbulence and flow reconstruction
KU Leuven（荷语鲁汶大学）
研究湍流通道流相空间中机器学习概率分布能否近似物理不变分布，通过训练基于流的生成模型并评估相关属性，经与直接数值模拟比较及应用验证，该分布能很好近似湍流动力系统自然分布，可用于合成湍流和流动重构。
2026-07-21 physics.flu-dyn
Space-time correlations in turbulent flow: A review
本文回顾了近70年来，在欧拉和拉格朗日参考系中，湍流在不同空间位置和不同时刻的特性的相关性的一些主要用途。通常称为空间-时间相关性，它们是湍流理论和模型以及实验和直接数值模拟湍流数据分析的基础。
2015-08-06 physics.flu-dyn
Changes in turbulent dissipation in a channel flow with oscillating walls
为了加深对壁面摩擦减阻物理机制的理解，本文采用直接数值模拟的方法研究了平板槽道湍流壁面的谐振现象。在恒定压力梯度下进行模拟，以定义明确的内部缩放：在这种情况下，减阻表现为质量流率的增加。为了强调展向剪切层振荡的作用而进行的能量和涡度拟能平衡表明，平均流和湍流脉动的粘性耗散随质量流率的增加而增加，而后者的相对重要性则降低。然后，我们专注于湍流拟能：通过分析的时间演变从开始的壁面运动，占主导地位的，振荡相关的术语在湍流拟能显示，导致湍流耗散增强的绝对条件下，缓慢漂移到新的准平衡条件之前。发现这种机制是质量流率增加的原因。我们最后表明，时间平均体积积分的主导项线性相关的阻力减少。
2012-02-16 physics.flu-dyn
