Multi-scale dynamics at the turbulent/non-turbulent interface of jets and plumes

射流和羽流的湍流/非湍流界面的多尺度动力学

基本信息

  • 批准号:
    EP/R042640/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 43.49万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2018 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Flows in environmental fluid mechanics contain a wide range of scales at which important physical processes are taking place. For instance, in wastewater outfall hydrodynamics, the relevant processes range from large scales e.g. the size of the water body (order of 10^4 m), to the smaller scales of the discharge (order of 10 m) and down to the Kolmogorov scale at which turbulent energy is dissipated (order 10^-3 m). The separation between scales is even more evident in the atmospheric dynamics, where over ten orders of magnitude separate the largest cyclonic scales of several thousand kilometres from the smallest ones.These examples highlight the challenges engineers and scientists are facing to study such problems. In particular, existing modeling tools should be able to describe outcomes related to large scale dynamics in problems like pollutant dispersion, ocean outfalls or atmospheric plumes, where the smaller scales, though substantially affecting the overall physics, are often approximated rudimentarily. The overarching goals of the research proposed here are to provide a detailed insight into the role that different scales have on the dynamics of jets and buoyant plumes, which occur in a wide variety of natural and man-made situations, and to develop better modeling solutions, based on the physics of the small scales, that might be employed, e.g., in the context of Large Eddy Simulation (LES), to improve the representation of near field processes in existing modeling tools. New models will be built into open source codes and this will increase the impact of the project on environmental science and industrial applications. In fact, understanding the multi-scale interactions between sub-metre scale installations and ocean scales over hundreds of metres is crucial for assessing environmental impacts and optimisation of modeling tools is vital to minimize project costs or maximize profits.
环境流体力学中的流动包含各种尺度,在这些尺度上发生着重要的物理过程。例如,在废水排放口流体动力学中,相关过程的范围从大尺度(如水体大小(10 ^-4 m量级))到较小尺度的排放(10 m量级),再到耗散湍流能量的柯尔莫哥洛夫尺度(10^-3 m量级)。尺度之间的分离在大气动力学中更加明显,在那里,数千公里的最大气旋尺度与最小气旋尺度之间的距离超过10个数量级。这些例子突出了工程师和科学家在研究此类问题时所面临的挑战。特别是,现有的建模工具应该能够描述与大尺度动力学相关的结果,如污染物扩散,海洋排放口或大气羽流等问题,其中较小的尺度,虽然大大影响了整体物理,但通常是粗略的。这里提出的研究的总体目标是提供一个详细的洞察力,不同的尺度对射流和浮力羽流的动力学的作用,这发生在各种各样的自然和人为的情况下,并开发更好的建模解决方案,基于小尺度的物理学,这可能是采用,例如,在大涡模拟(LES)的背景下,以改善现有的建模工具中的近场过程的表示。新的模型将被构建到开源代码中,这将增加该项目对环境科学和工业应用的影响。事实上,了解亚米级设施与数百米以上海洋尺度之间的多尺度相互作用对于评估环境影响至关重要,而优化建模工具对于最大限度地降低项目成本或实现利润最大化至关重要。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Spatially evolving cascades in temporal planar jets
  • DOI:
    10.1017/jfm.2020.1002
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    A. Cimarelli;J. Mollicone;M. van Reeuwijk;E. De Angelis
  • 通讯作者:
    A. Cimarelli;J. Mollicone;M. van Reeuwijk;E. De Angelis
Entrainment at multi-scales in shear-dominated and Rayleigh-Taylor turbulence
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Brizzolara S
  • 通讯作者:
    Brizzolara S
Turbulent/non-turbulent interface in a shearless flow
无剪切流中的湍流/非湍流界面
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yu H.
  • 通讯作者:
    Yu H.
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  • DOI:
    10.1017/jfm.2019.119
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Togni R
  • 通讯作者:
    Togni R
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