Numerical analysis of turbulent superstructures in thermal convection: Long-term dynamics by Lagrangian clustering and Markov state modeling
Numerical analysis of turbulent superstructures in thermal convection: Long-term dynamics by Lagrangian clustering and Markov state modeling
批准号:
315181729
负责人:
Professor Dr. Jörg Schumacher
金额:
$0.0万
依托单位国家:
德国
项目类别:
Priority Programmes
财政年份:
2016
资助国家:
德国
项目状态:
已结题
起止时间:
2015-12-31 至 2022-12-31
中文摘要
在水平扩展层中发现了湍流对流时平均速度和温度场的大尺度模式。这些模式被称为湍流上层结构,并将成为本提案的重点。我们希望从弱非线性的角度理解它们的动力学起源,它们对湍流热输运的重要性以及湍流中不同上层结构模式之间的模型转换。我们的研究是基于大展宽比域的湍流瑞利-贝纳德对流的大规模平行三维直接数值模拟,包括非常低和高普朗特数的情况。为了回答这些问题和研究上层建筑的长期演变,我们将不得不减少大量的流动自由度。这是通过(1)基于长期低分辨率流动轨迹的广义马尔可夫状态模型与短期全分辨率集合模拟相结合;(2)拉格朗日示踪剂轨迹集合中的(进化)聚类来实现的。方法(1)给出了不同宏观上层建筑模式之间的转移概率,方法(2)揭示了湍流对流中最持久和最长寿的拉格朗日相干集。这项工作是与来自流体力学、计算机科学和应用数学的同事一起进行的。
英文摘要
Large-scale patterns of the time-averaged velocity and temperature fields are found for turbulent convection in a horizontally extended layer. These patterns are termed turbulent superstructures and will be in the focus of the present proposal. We want to understand their dynamical origin from the weakly nonlinear regime, their importance for the turbulent heat transport and model transitions between different superstructure patterns in turbulence. Our investigations are based on massively parallel three-dimensional direct numerical simulations of turbulent Rayleigh-Benard convection in large-aspect-ratio domains that include very low and high Prandtl number cases. In order to answer the questions and to study the long-term evolution of superstructures, we will have to reduce the vast amount of degrees of freedom of the flow. This is done by (1) generalized Markov state models which are based on a long-term low-resolution flow trajectory in combination with short-term full-resolution ensemble simulations and (2) by (evolutionary) clustering in ensembles of Lagrangian tracer tracks. While method (1) gives transition probabilities between different macroscopic superstructure patterns, method (2) reveals the most persistent and longest-living Lagrangian coherent sets in the turbulent convection flow. The work is conducted together with colleagues from Fluid Mechanics, Computer Science and Applied Mathematics.
期刊论文(0)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
Phase transition to intermittent velocity gradient statistics in thermal convection
-
批准号:417275129
-
项目类别:Research Grants
-
资助金额:$0.0万
-
财政年份:2019
-
负责人:Professor Dr. Jörg Schumacher
-
依托单位:
Turbulent convection in liquid metals at large Rayleigh numbers
-
批准号:374994652
-
项目类别:Research Grants
-
资助金额:$0.0万
-
财政年份:2017
-
负责人:Professor Dr. Jörg Schumacher
-
依托单位:
Coordination Funds
-
批准号:316221523
-
项目类别:Priority Programmes
-
资助金额:$0.0万
-
财政年份:2016
-
负责人:Professor Dr. Jörg Schumacher
-
依托单位:
High-Schmidt number turbulent mixing as an aggregation process
-
批准号:258767971
-
项目类别:Research Grants
-
资助金额:$0.0万
-
财政年份:2014
-
负责人:Professor Dr. Jörg Schumacher
-
依托单位:
Niedrigdimensionale Modelle für Raumluftströmungen in einfachen und komplexen Geometrien
-
批准号:175005396
-
项目类别:Research Grants
-
资助金额:$0.0万
-
财政年份:2010
-
负责人:Professor Dr. Jörg Schumacher
-
依托单位:
Turbulent heat transport in moist convection
-
批准号:108052399
-
项目类别:Research Grants
-
资助金额:$0.0万
-
财政年份:2009
-
负责人:Professor Dr. Jörg Schumacher
-
依托单位:
Numerical investigation of near-wall transport and structure formation processes in turbulent Rayleigh-Bénard convection
-
批准号:153847721
-
项目类别:Research Units
-
资助金额:$0.0万
-
财政年份:2009
-
负责人:Professor Dr. Jörg Schumacher
-
依托单位:
Niedrigdimensionale Modelle für Raumluftströmungen in einfachen und komplexen Geometrien
-
批准号:48841121
-
项目类别:Heisenberg Professorships
-
资助金额:$0.0万
-
财政年份:2007
-
负责人:Professor Dr. Jörg Schumacher
-
依托单位:
Feinstrukturstatistik der turbulenten Rayleigh-Bénard-Konvektion
-
批准号:28239117
-
项目类别:Research Grants
-
资助金额:$0.0万
-
财政年份:2006
-
负责人:Professor Dr. Jörg Schumacher
-
依托单位:
Non-Oberbeck-Boussinesq effects in turbulent convection in cryogenic helium at high Rayleigh numbers
-
批准号:450293408
-
项目类别:Research Grants
-
资助金额:$0.0万
-
财政年份:--
-
负责人:Professor Dr. Jörg Schumacher
-
依托单位:
Convex integration and dissipative anomaly in compressible turbulence
-
批准号:525859002
-
项目类别:Priority Programmes
-
资助金额:$0.0万
-
财政年份:--
-
负责人:Professor Dr. Jörg Schumacher
-
依托单位:
国内基金
海外基金
登录
查看更多内容
Scalable Learning and Optimization: High-dimensional Models and Online Decision-Making Strategies for Big Data Analysis
-
批准号:--
-
项目类别:合作创新研究团队
-
资助金额:--
-
批准年份:2024
-
负责人:姚韬
-
依托单位:
Intelligent Patent Analysis for Optimized Technology Stack Selection:Blockchain BusinessRegistry Case Demonstration
-
批准号:--
-
项目类别:外国学者研究基金项目
-
资助金额:--
-
批准年份:2024
-
负责人:USHARANI HAREESH GOVINDARA JAN
-
依托单位:
利用全基因组关联分析和QTL-seq发掘花生白绢病抗性分子标记
-
批准号:31971981
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:58.0万元
-
批准年份:2019
-
负责人:晏立英
-
依托单位:
基于SERS纳米标签和光子晶体的单细胞Western Blot定量分析技术研究
-
批准号:31900571
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:24.0万元
-
批准年份:2019
-
负责人:刘兵
-
依托单位:
利用多个实验群体解析猪保幼带形成及其自然消褪的遗传机制
-
批准号:31972542
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:57.0万元
-
批准年份:2019
-
负责人:郭源梅
-
依托单位:
基于Meta-analysis的新疆棉花灌水增产模型研究
-
批准号:41601604
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:22.0万元
-
批准年份:2016
-
负责人:赵爱琴
-
依托单位:
基于个体分析的投影式非线性非负张量分解在高维非结构化数据模式分析中的研究
-
批准号:61502059
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:19.0万元
-
批准年份:2015
-
负责人:刘昶
-
依托单位:
多目标诉求下我国交通节能减排市场导向的政策组合选择研究
-
批准号:71473155
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:60.0万元
-
批准年份:2014
-
负责人:柴建
-
依托单位:
大规模微阵列数据组的meta-analysis方法研究
-
批准号:31100958
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:20.0万元
-
批准年份:2011
-
负责人:赵洪雅
-
依托单位:
基于物质流分析的中国石油资源流动过程及碳效应研究
-
批准号:41101116
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:23.0万元
-
批准年份:2011
-
负责人:刘晓洁
-
依托单位: