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
robsten发布了新的文献求助30
刚刚
将之清完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
刚刚
砍瓜切菜发布了新的文献求助10
1秒前
清清清完成签到 ,获得积分10
2秒前
小二郎应助柴胡采纳,获得10
2秒前
莫老师永不加班完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
科研通AI6.3应助dvdcvvds采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
在到处之间找我完成签到,获得积分10
3秒前
勤奋丸子发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
元烨华完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
huili发布了新的文献求助10
5秒前
羊村黑恶势力完成签到 ,获得积分10
6秒前
明天完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
小小白完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
将之清发布了新的文献求助10
8秒前
gooofy发布了新的文献求助30
8秒前
春实秋华完成签到,获得积分10
9秒前
松松果发布了新的文献求助10
9秒前
peterlzb1234567完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
香蕉觅云应助爱在日月明采纳,获得10
11秒前
笑点低的友瑶完成签到,获得积分10
11秒前
kk发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
刘洋完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
lzl完成签到,获得积分10
15秒前
CucRuotThua发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
17秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(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
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 1000
Weaponeering: An Introduction Fourth Edition, Volume 1 1000
Advanced Weaponeering Fourth Edition, Volume 2 1000
Evidence Summary. Injection (subcutaneous):op- timal administration 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
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 7499042
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9089743
关于积分的说明 19390424
捐赠科研通 7109422
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3250532
关于科研通互助平台的介绍 2419930
邀请新用户注册赠送积分活动 2236415