Departure from the statistical equilibrium of large scales in forced three-dimensional homogeneous isotropic turbulence

物理 湍流 均匀各向同性湍流 各向同性 耗散系统 统计物理学 强迫(数学) 概率密度函数 指数 经典力学 数学分析 直接数值模拟 机械 数学 热力学 统计 量子力学 雷诺数 语言学 哲学 大气科学
作者
Mengjie Ding,Jin Xie,Jianchun Wang
出处
期刊:Journal of Fluid Mechanics [Cambridge University Press]
卷期号:984
标识
DOI:10.1017/jfm.2024.247
摘要

We study the statistically steady states of the forced dissipative three-dimensional homogeneous isotropic turbulence at scales larger than the forcing scale in real separation space. The probability density functions (p.d.f.s) of longitudinal velocity difference at large separations are close to, but deviate from, Gaussian, measured by their non-zero odd parts. The analytical expressions of the third-order longitudinal structure functions derived from the Kármán–Howarth–Monin equation prove that the odd-part p.d.f.s of velocity differences at large separations are small but non-zero. Specifically, when the forcing effect in the displacement space decays exponentially as the displacement tends to infinity, the odd-order longitudinal structure functions have a power-law decay with an exponent of $-$ 2, implying a significant coupling between large and small scales. Under the assumption that forcing controls the large-scale dynamics, we propose a conjugate regime to Kolmogorov's inertial range, independent of the forcing scale, to capture the odd parts of p.d.f.s. Thus, dynamics of large scales departs from the absolute equilibrium, and we can partially recover small-scale information without explicitly resolving small-scale dynamics. The departure from the statistical equilibrium is quantified and found to be viscosity-independent. Even though this departure is small, it is significant and should be considered when studying the large scales of the forced three-dimensional homogeneous isotropic turbulence.

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
阳光的幻雪完成签到 ,获得积分10
刚刚
电池博士完成签到,获得积分10
2秒前
dandelion完成签到,获得积分10
2秒前
4秒前
yaosan完成签到,获得积分10
5秒前
懵懂的弱完成签到,获得积分10
12秒前
lizishu应助QD采纳,获得20
15秒前
orixero应助we采纳,获得10
16秒前
努力的学完成签到,获得积分10
16秒前
和风完成签到 ,获得积分10
17秒前
Mm完成签到,获得积分10
18秒前
Dai完成签到,获得积分10
19秒前
傻子也能搞学术吗完成签到 ,获得积分10
21秒前
安然完成签到 ,获得积分10
22秒前
积极的咖啡豆完成签到 ,获得积分10
26秒前
27秒前
渡安完成签到 ,获得积分10
28秒前
we发布了新的文献求助10
30秒前
QD完成签到,获得积分10
31秒前
甜蜜秋白完成签到,获得积分10
32秒前
欢喜完成签到 ,获得积分10
34秒前
李爱国应助彦成采纳,获得10
34秒前
大方百招完成签到,获得积分10
35秒前
36秒前
大气白翠完成签到,获得积分10
37秒前
忧郁的白风完成签到 ,获得积分10
37秒前
39秒前
太叔白风完成签到,获得积分10
40秒前
42秒前
bener完成签到,获得积分10
43秒前
yesnextor发布了新的文献求助10
44秒前
lll完成签到,获得积分20
44秒前
彦成发布了新的文献求助10
48秒前
50秒前
50秒前
Hello应助科研通管家采纳,获得10
50秒前
悦耳的怀寒完成签到,获得积分10
50秒前
50秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
51秒前
A12345678完成签到 ,获得积分10
51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
Cronologia da história de Macau 5000
Petrology and Plate Tectonics 800
Electrode Potentials 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Trees of tropical Asia : an illustrated guide to diversity 500
Materials Informatics Molecules, Crystals and Beyond A volume in Acta Materialia Book Series 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7043612
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8710220
关于积分的说明 18445078
捐赠科研通 6555770
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3117616
关于科研通互助平台的介绍 2202245
邀请新用户注册赠送积分活动 2093027