Generation of Lagrangian intermittency in turbulence by a self-similar mechanism
Generation of Lagrangian intermittency in turbulence by a self-similar mechanism
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自相似机制产生湍流拉格朗日间歇性
DOI：
10.1088/1367-2630/15/5/055015
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发表时间：
2013
影响因子：
3.3
通讯作者：
E. Bodenschatz
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
M. Wilczek;N. T. Ouellette;R. Friedrich;E. Bodenschatz
间歇性，即在小尺度上的极端波动，导致湍流统计与Kolmogorov 1941年的理论预测的偏差。间歇性的影响是特别强的拉格朗日统计。然而，我们对拉格朗日不连续性如何表现的理解仍然是难以捉摸的。在这里，我们研究的拉格朗日不连续性的框架中的一个确切的，但未封闭的概率密度函数（PDF）方程。将这种理论方法与来自实验和模拟的数据相结合，不需要对流动的结构或性质进行先验的唯象假设。在本说明书中，速度增量PDF的非自相似演化在所有尺度下由单个函数确定，该函数可通过来自实验和模拟的数据访问。这种“湍流生成函数”源于流体元素的加速度对其速度历史的依赖性，从而耦合不同尺度的湍流运动。从经验上讲，我们发现，不稳定性生成函数有一个简单的，近似自相似的形式，这有令人惊讶的含义，拉格朗日不稳定性，缺乏自相似的拉格朗日速度增量不稳定性，是由自相似机制驱动。此外，简单形式的不稳定性生成函数允许我们制定一个简单的模型参数化的速度增量PDF。
Intermittency, ie, extreme fluctuations at small scales, causes the deviation of turbulence statistics from Kolmogorov's 1941 theoretical predictions. Intermittency effects are especially strong for Lagrangian statistics. Our understanding of how Lagrangian intermittency manifests, however, is still elusive. Here, we study the Lagrangian intermittency in the framework of an exact, yet unclosed probability density function (PDF) equation. Combining this theoretical approach with data from experiments and simulations, no a priori phenomenological assumptions about the structure or properties of the flow have to be made. In this description, the non-self-similar evolution of the velocity increment PDF is determined at all scales by a single function, which is accessible through data from experiments and simulations. This' intermittency generating function'arises from the dependence of the acceleration of a fluid element on its velocity history, thereby coupling different scales of turbulent motion. Empirically, we find that the intermittency generating function has a simple, approximately self-similar form, which has the surprising implication that Lagrangian intermittency—the absence of self-similarity in the Lagrangian velocity increment statistics—is driven by a self-similar mechanism. The simple form of the intermittency generating function furthermore allows us to formulate a simple model parametrization of the velocity increment PDFs.
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影响因子：
8.6
作者：
Haitao Xu;M. Bourgoin;N. Ouellette;E. Bodenschatz
通讯作者：
Haitao Xu;M. Bourgoin;N. Ouellette;E. Bodenschatz
DOI：
--
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
--
作者：
M. Wilczek;Anton Daitche;Rudolf Friedrich
通讯作者：
Rudolf Friedrich
湍流中拉格朗日速度的统计。
影响因子：
8.6
作者：
R. Friedrich
通讯作者：
R. Friedrich
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作者：
T. Lundgren
通讯作者：
T. Lundgren
影响因子：
8.6
作者：
Mordant, N;Crawford, AM;Bodenschatz, E
通讯作者：
Bodenschatz, E