Structure of turbulent flows of incompressible liquid and turbulent parametrization
Creators
- 1. Inst. Teoreticheskoj Fiziki im. L.D. Landau Rossijskoj Akademii Nauk, Chernogolovka (Russian Federation)
- 2. Inst. Kosmicheskikh Issledovanij Rossijskoj Akademii Nauk, Moscow (Russian Federation)
Description
Paper studies the problem on the structure of the stationary isotropic homogeneous turbulence of incompressible liquid Re >> 1 activated by force with f0 amplitude, with r0 and τ0 space and time scales, respectively. It is determined that depending on the force value that activates motion of the liquid three radically different turbulent stationary states of liquid may occur and one determined dimensionless parameters ensuring transition from one state to another: γ = f0τ02/r0 and Γ γ4/3 Re. It is shown that at γ << 1, Γ << 1 within the inertial range E(k) ∝ 1/k5/3 Kolmogorov spectrum is formed. E(k) ∝ 1/k2 spectrum region cutting off the Kolmogorov spectrum from the viscous range appears near the viscous range at transition to the turbulent flows resulting from the effect of high amplitude forces. Further increase of f0 force amplitude results in the fact that the whole inertial range turns to be occupied by E(k) ∝ 1/k2 spectrum. Paper presents a physical mechanism explaining restructure of spectra of turbulent pulsations at various γ and Γ. All the results are obtained with no regard for alternation
Abstract (Russian)
Рассмотрена задача о структуре стационарной изотропной однородной турбулентности несжимаемой жидкости Re >> 1, приводимой в движение силой с амплитудой f0, пространственным и временным масштабами r0 и τ0, соответственно. Установлено, что в зависимости от величины силы, приводящей жидкость в движение, могут возникать три принципиально различных турбулентных стационарных состояния жидкости и найдены безразмерные параметры, отвечающие за переход от одного состояния к другому: γ = f0τ02/r0 и Γ = γ4/3 Re. Показано, что при γ << 1, Γ << 1 в инерционном интервале формируется колмогоровский спектр E(k) ∝ 1/k5/3. При переходе к турбулентным течениям, возникающим из-за действия сил большей амплитуды f0 вблизи вязкого интервала возникает участок спектра E(k) ∝ 1/k2, отсекающий колмогоровский спектр от вязкого интервала. Дальнейшее увеличение амплитуды f0 приводит к тому, что весь инерционный интервал оказывается занятым спектром E(k) ∝ 1/k2. Предложен физический механизм, объясняющий перестройку спектров турбулентных пульсаций при различных γ и Γ. Все результаты получены без учета перемежаемостиAdditional details
Additional titles
- Original title (Russian)
- Структура турбулентных течений несжимаемой жидкости и параметризация турбулентности
Publishing Information
- Journal Title
- Zhurnal Ehksperimental'noj i Teoreticheskoj Fiziki
- Journal Volume
- 116
- Journal Issue
- 5
- Journal Page Range
- p. 1630-1647
- ISSN
- 0044-4510
- CODEN
- ZETFA7
INIS
- Country of Publication
- Russian Federation
- Country of Input or Organization
- Russian Federation
- INIS RN
- 32011404
- Subject category
- S42: ENGINEERING;
- Descriptors DEI
- INCOMPRESSIBLE FLOW; REYNOLDS NUMBER; TURBULENCE; TURBULENT FLOW; VISCOSITY
- Descriptors DEC
- FLUID FLOW
Optional Information
- Notes
- 21 refs.