Forskere afslører multi-skala karakteristika for helicitet i vægafgrænsede turbulente strømme

Et forskerhold fra Institut for Mekanik ved Det Kinesiske Videnskabsakademi har afsløret flerskalaegenskaberne ved helicitet i vægafgrænsede turbulente strømme.

Helicitet er en andenordens inviscid invariant i tredimensionel turbulens, som spiller en nøglerolle i udviklingen af ​​turbulente systemer. Forskningen i den grundlæggende teori om helicitet er vigtig for at forbedre ydeevnen af ​​flymotoren, gasturbinen og andet nøgleudstyr.

I de sidste par årtier blev helicitetseffekten hovedsageligt brugt til at udforske den indre mekanisme af turbulens, men de statistiske egenskaber ved helicitet i turbulens, især anisotrop turbulens, blev sjældent undersøgt.

I denne undersøgelse undersøgte forskerne helicitetsstatistikken i turbulente kanalstrømme med strømvis rotation ved moderate rotationstal og Reynolds-tal, herunder deres rumlige og skalafordelinger, anisotropi og krydsskalaoverførsel.

De udvidede den spiralformede turbulensteori fra homogene og isotrope turbulente strømme til vægafgrænsede turbulente strømme. De fandt et nyt højdepunkt af helicitet inden for de nær-vægge områder, hvilket svarede til en tilsyneladende skalaadskillelse af helicitetsfordeling.

Resultaterne viste også, at ikke-lineære interaktioner af forskellige skalaer var stærke nok til at opretholde bredbåndshelicitetsspektrene. Numeriske konsekvenser indikerede, at helicitetskaskade i vægafgrænsede turbulente strømme var domineret af vortex-strækningsprocessen.

Disse resultater vil give et nødvendigt teoretisk grundlag for mere kompleks forskning i roterende vægturbulensteori og anvendelsesteknologi.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Journal of Fluid Mechanics . + Udforsk yderligere

Miljømæssig helicitet kan påvirke den ydre kernestørrelse af tropiske cykloner