Minimal energy thresholds for sustained turbulent bands in channel flow

湍流 雷诺数 物理 层流 摄动(天文学) 机械 波长 流量(数学) 明渠流量 非线性系统 经典力学 光学 量子力学
作者
Enza Parente,Jean-Christophe Robinet,P. De Palma,Stefania Cherubini
出处
期刊:Journal of Fluid Mechanics [Cambridge University Press]
卷期号:942 被引量:2
标识
DOI:10.1017/jfm.2022.364
摘要

In this work, nonlinear variational optimization is used for obtaining minimal seeds for the formation of turbulent bands in channel flow. Using nonlinear optimization together with energy bisection, we have found that the minimal energy threshold for obtaining spatially patterned turbulence scales with $Re^{-8.5}$ for $Re>1000$ . The minimal seed, which is different to that found in a much smaller domain, is characterized by a spot-like structure surrounded by a low-amplitude large-scale quadrupolar flow filling the whole domain. This minimal-energy perturbation of the laminar flow has dominant wavelengths close to $4$ in the streamwise direction and $1$ in the spanwise direction, and is characterized by a spatial localization increasing with the Reynolds number. At $Re \lesssim 1200$ , the minimal seed evolves in time, creating an isolated oblique band, whereas for $Re\gtrsim 1200$ , a quasi-spanwise-symmetric evolution is observed, giving rise to two distinct bands. A similar evolution is found also at low $Re$ for non-minimal optimal perturbations. This highlights two different mechanisms of formation of turbulent bands in channel flow, depending on the Reynolds number and initial energy of the perturbation. The selection of one of these two mechanisms appears to be dependent on the probability of decay of the newly created stripe, which increases with time, but decreases with the Reynolds number.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
sheny1完成签到,获得积分10
2秒前
温柔柜子发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
科研通AI6.1应助李茉琳采纳,获得10
4秒前
郑泽航发布了新的文献求助10
4秒前
小蘑菇应助HBY采纳,获得10
4秒前
llf完成签到 ,获得积分10
5秒前
LX完成签到,获得积分10
5秒前
科研通AI6.1应助online1881采纳,获得10
5秒前
一坨台台完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
大力元霜完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
牛牛超人发布了新的文献求助20
8秒前
11秒前
boyis完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
YR完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
14秒前
落寞剑成完成签到 ,获得积分10
15秒前
慕青应助WYN采纳,获得10
16秒前
16秒前
16秒前
温柔柜子发布了新的文献求助10
16秒前
18秒前
18秒前
Mito2009完成签到,获得积分10
18秒前
littleby发布了新的文献求助10
18秒前
sling116完成签到,获得积分10
20秒前
哈哈发布了新的文献求助10
20秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
20秒前
阚曦完成签到,获得积分10
21秒前
Mito2009发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
追梦人完成签到,获得积分10
22秒前
顾矜应助sinlar采纳,获得10
24秒前
25秒前
ylkylk发布了新的文献求助10
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Quaternary Science Reference Third edition 6000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 3000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5785393
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5687580
关于积分的说明 15467396
捐赠科研通 4914484
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2645216
邀请新用户注册赠送积分活动 1593054
关于科研通互助平台的介绍 1547382