کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7050706 1457251 2018 28 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Nonlinear optimal large-scale structures in turbulent channel flow
ترجمه فارسی عنوان
ساختارهای غیر خطی بهینه در مقیاس بزرگ در جریان کانال آشفته
کلمات کلیدی
بهینه سازی غیر خطی، ساختارهای منسجم، جریان برشی متلاطم، هلی کوپترها رگه های بزرگ
ترجمه چکیده
ساختارهای منسجم در جریانهای برشی شتابدهنده، به شکل بسته هایی از گردابهای موی سر که به ناحیه بیرونی لایه مرزی همراه با رگه های اندازه های مختلف می روند، از دیوار نزدیک به ناحیه بیرون می آیند. دومی را می توان با رشد خطی موقت متابولیسم مشخصات متوسط ​​آشفتگی توضیح داد. در حالی که اخیرا به نظر می رسد که سابق به طور مطلوب رشد می کنند فقط در حضور اثرات غیر خطی، همانطور که برای یک جریان کانال آشفته در تعداد کمی اصطکاک رینولدز ثابت شده است. هدف این مقاله بررسی اینکه آیا رگه های مقیاس بزرگ می توانند در یک چارچوب غیرخطی برای یک جریان کانال آشفته به طور مطلوب رشد کنند. تغییر رنولدز اصطکاک از 180 به 590، اختلال مطلوب غیر خطی به سمت رشته های قوی تر و ساختارهای چرخشی کوچکتر می انجامد. این رشته ها بوسیله یک مکانیسم بلندپروازانه در مقیاس یکسانی تولید می شوند که به عنوان اصطلاح منبع در تعادل انرژی عمل می کنند و باعث تولید انرژی جنبشی مثبت در مقیاس بیرونی می شود. این نشان می دهد که پیک تولید انرژی بیرونی بین دو عدد رینولدز در نظر گرفته شده می تواند با رشد رگه های بهینه در مقیاس بزرگ همراه باشد که نشان دهنده یک ویژگی قوی از جریان کانال آشفته است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی شیمی جریان سیال و فرایندهای انتقال
چکیده انگلیسی
Coherent structures in turbulent shear flows take the form of packets of hairpin vortices reaching the outer region of the boundary layer along with streaks of different size, going from the near-wall to the outer region. The latter can be explained by the linear transient growth of the perturbations of the mean turbulent profile. Whereas, the former are recently found to be optimally-growing only in the presence of nonlinear effects, as ascertained for a turbulent channel flow at a low friction Reynolds number. The present work aims at investigating whether large-scale streaks can be optimally-growing in a nonlinear framework for a turbulent channel flow. Changing the friction Reynolds number from 180 to 590, the nonlinear optimal perturbation tends towards more robust large-scale streaks and vortical structures of smaller size. These streaks are generated by a coherent large-scale lift-up mechanism, acting as a source term in the energy balance, inducing a positive turbulent kinetic energy production at the outer scale. This indicates that the outer energy production peak arising between the two considered Reynolds numbers can be associated with the growth of optimal large-scale streaks, which represent a robust feature of turbulent channel flows.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: European Journal of Mechanics - B/Fluids - Volume 72, November–December 2018, Pages 74-86
نویسندگان
, , , ,