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
淡竹结香完成签到,获得积分10
1秒前
3秒前
杜换青发布了新的文献求助10
4秒前
淡竹结香发布了新的文献求助30
5秒前
5秒前
深情安青应助大气早晨采纳,获得10
5秒前
2052669099应助还单身的寒云采纳,获得10
5秒前
7秒前
8秒前
NexusExplorer应助Ayaka采纳,获得10
8秒前
9秒前
霡霂发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
云漪发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
14秒前
14秒前
十三发布了新的文献求助10
15秒前
六方金刚石完成签到,获得积分10
18秒前
赘婿应助hu采纳,获得10
18秒前
hyx完成签到,获得积分10
19秒前
Nie发布了新的文献求助30
19秒前
19秒前
xxx发布了新的文献求助10
19秒前
鸟兽兽应助三心草采纳,获得10
22秒前
思源应助云漪采纳,获得10
23秒前
24秒前
24秒前
嘻嘻完成签到 ,获得积分10
24秒前
岩浆果冻发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
25秒前
霡霂完成签到,获得积分10
25秒前
潘昶完成签到 ,获得积分10
27秒前
27秒前
王威完成签到,获得积分10
27秒前
Lucas应助Nie采纳,获得10
28秒前
Bibiboom发布了新的文献求助10
28秒前
Xx发布了新的文献求助10
29秒前
梵天完成签到,获得积分10
30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
AnnualResearch andConsultation Report of Panorama survey and Investment strategy onChinaIndustry 1000
卤化钙钛矿人工突触的研究 1000
Continuing Syntax 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
简明药物化学习题答案 500
脑电大模型与情感脑机接口研究--郑伟龙 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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6275259
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8095024
关于积分的说明 16922048
捐赠科研通 5345206
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2841901
邀请新用户注册赠送积分活动 1819131
关于科研通互助平台的介绍 1676400