Исследователи выявили многомасштабные характеристики спиральности в пристенных турбулентных течениях
Исследовательская группа из Института механики Китайской академии наук выявила многомасштабные характеристики спиральности в турбулентных течениях, ограниченных стенками. Спиральность — невязкий инвариант второго порядка в трехмерной турбулентности , играющий ключевую роль в эволюции турбулентных систем. Исследования по базовой теории спиральности важны для улучшения характеристик авиадвигателя, газовой турбины и другого ключевого оборудования.
В последние несколько десятилетий эффект спиральности в основном использовался для изучения внутреннего механизма турбулентности, но статистические свойства спиральности в турбулентности, особенно анизотропной турбулентности, изучались редко.
В этом исследовании ученые исследовали статистику спиральности в турбулентных русловых течениях с продольным вращением при умеренных числах вращения и числах Рейнольдса, включая их пространственное и масштабное распределения, анизотропию и межмасштабный перенос.
Они расширили спиральную теорию турбулентности от однородных и изотропных турбулентных течений до турбулентных течений, ограниченных стенками. Они обнаружили новый пик спиральности в пристеночных областях, который соответствовал кажущемуся масштабному разделению распределения спиральности.
Результаты также показали, что нелинейные взаимодействия различных масштабов были достаточно сильными, чтобы поддерживать широкополосные спектры спиральности. Численные следствия показали, что в спиральном каскаде турбулентных течений, ограниченных стенками, преобладает процесс растяжения вихря.
Эти результаты обеспечат необходимую теоретическую основу для более сложных исследований в области теории турбулентности вращающихся стенок и технологий ее применения.
Исследование было опубликовано в Journal of Fluid Mechanics.
