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Is Fine-Scale Turbulence Universal?

小尺度湍流是普遍存在的吗？

基本信息

批准号：
EP/I004785/1
负责人：
Bharathram Ganapathisubramani
金额：
$ 94.03万
依托单位：
University of Southampton
依托单位国家：
英国
项目类别：
Research Grant
财政年份：
2011
资助国家：
英国
起止时间：
2011 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://gtr.ukri.org/projects?ref=EP%2FI004785%2F1
关键词：
Fine Scale Turbulence Universal

项目摘要

Most flows of practical interest are turbulent and hence the understanding of these flows is important for both engineering and fundamental reasons. Unfortunately, turbulence remains ``the most important unsolved problem of classical physics''. It consists of a wide range of three-dimensional motions, from large and slow to small and fast. The smallest (and most rapid) motions dissipate the kinetic energy of the flow and determine drag on bodies, dispersion of pollutants and chemical mixing. Unfortunately the very smallness of these motions has, until recently, made them inaccessible to both experiments and computations in flows of practical importance. Predictions of turbulent flows have thus been based on uncertain theories and models of these ``fine scales which are assumed to be the same for all flows i.e. universal. No-one knows if this is true or not. Answering this question requires measurements of a range of flows using techniques capable of resolving their full structure in space as it evolves in time. New techniques developed by the applicants have, for the first time, made the full measurement of these motions possible. Similar advances in computational methods has provided the opportunity for meaningful comparisons with such measurements.In this collaborative initiative between Imperial College London, the University of Cambridge and the University of Southampton, we aim to develop and employ a series of advanced laser diagnostic techniques to measure the time-resolved, three-dimensional features of the fine-scales in a series of `canonical' turbulent shear flows in order to test the hypothesis of universality. Measurements will also be taken at Reynolds numbers accessible to Direct Numerical Simulations especially carried out with this purpose for cross-comparison and validation. The experimental techniques will be based on cinematographic scanning and tomographic Particle Image Velocimetry (PIV) techniques. Regardless of whether the universality hypothesis holds or not, the necessary information to formulate physics based fine-scale models that can account for the multi-scale interactions will be obtained. The data as well as the 3D PIV software will be made available online for researchers in the UK and around the world.

大多数实际感兴趣的流动都是湍流，因此理解这些流动对于工程和基本原因都很重要。不幸的是，湍流仍然是“经典物理学中最重要的未解决问题”。它由各种三维运动组成，从大而慢的运动到小而快的运动。最小（也是最快）的运动会消散流动的动能，并决定物体上的阻力、污染物的扩散和化学混合。不幸的是，直到最近，这些运动的微小程度使得它们无法用于具有实际重要性的流动的实验和计算。因此，对湍流的预测是基于这些“精细尺度”的不确定理论和模型，这些“精细尺度”假设对所有流动都是相同的，即普遍存在的。没有人知道这是否属实。回答这个问题需要使用能够解析随时间演变的空间完整结构的技术来测量一系列流动。申请人开发的新技术首次使得对这些运动的全面测量成为可能。计算方法的类似进步为与此类测量进行有意义的比较提供了机会。在伦敦帝国理工学院、剑桥大学和南安普顿大学之间的这项合作计划中，我们的目标是开发和采用一系列先进的激光诊断技术来测量一系列“规范”湍流剪切流中细尺度的时间分辨三维特征，以检验以下假设：普遍性。还将在可直接数值模拟的雷诺数上进行测量，特别是为此目的进行交叉比较和验证。实验技术将基于电影扫描和断层粒子图像测速（PIV）技术。无论普遍性假设是否成立，都将获得制定可以解释多尺度相互作用的基于物理的精细尺度模型所需的信息。这些数据以及 3D PIV 软件将在线提供给英国和世界各地的研究人员。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Pressure from particle image velocimetry for convective flows: a Taylor's hypothesis approach

DOI：
10.1088/0957-0233/24/2/024002
发表时间：
2013-02-01
期刊：
MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY
影响因子：
2.4
作者：
de Kat, R.;Ganapathisubramani, B.
通讯作者：
Ganapathisubramani, B.

The convection of large and intermediate scale fluctuations in a turbulent mixing layer

DOI：
10.1063/1.4837555
发表时间：
2013-12
期刊：
Physics of Fluids
影响因子：
4.6
作者：
O. Buxton;R. Kat;B. Ganapathisubramani
通讯作者：
O. Buxton;R. Kat;B. Ganapathisubramani

Progress in Turbulence VI

湍流 VI 的进展

DOI：
10.1007/978-3-319-29130-7_9
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Buxton O
通讯作者：
Buxton O

The interaction between strain-rate and rotation in shear flow turbulence from inertial range to dissipative length scales

从惯性范围到耗散长度尺度的剪切流湍流中应变率和旋转之间的相互作用

DOI：
10.1063/1.3599080
发表时间：
2011
期刊：
Physics of Fluids
影响因子：
4.6
作者：
Buxton O
通讯作者：
Buxton O

The effects of resolution and noise on kinematic features of fine-scale turbulence

分辨率和噪声对细尺度湍流运动学特征的影响

DOI：
10.1007/s00348-011-1159-2
发表时间：
2011
期刊：
Experiments in Fluids
影响因子：
2.4
作者：
Buxton O
通讯作者：
Buxton O

DOI：
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作者：
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作者：
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作者：
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作者：
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DOI：
10.1007/s00162-024-00708-y
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2024-07-02
期刊：
THEORETICAL AND COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS
影响因子：
2.800
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Craig Thompson;Uttam Cadambi Padmanaban;Bharathram Ganapathisubramani;Sean Symon
通讯作者：
Sean Symon

Volumetric flow characterisation of a rectangular orifice impinging synthetic jet with single-camera light-field PIV

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10.1016/j.expthermflusci.2020.110327
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2021-05
期刊：
Experimental Thermal and Fluid Science
影响因子：
3.2
作者：
Zhou Zhao;Junfei Ding;Shengxian Shi;Rene Kaufmann;Bharathram Ganapathisubramani
通讯作者：
Bharathram Ganapathisubramani