ДВУМЕРНАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ В ОГРАНИЧЕННОЙ ЯЧЕЙКЕ
- Авторы: Колоколов И.В.1, Лебедев В.В.1
-
Учреждения:
- НИУ Высшая школа экономики
- Выпуск: Том 166, № 1(7) (2024)
- Страницы: 110–120
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0044-4510/article/view/261669
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044451024070113
- ID: 261669
Цитировать
Аннотация
Представлена теория двумерной турбулентности, возбуждаемой внешней силой в тонких пленках жидкости на масштабах, превышающих толщину пленки. Основной особенностью двумерной турбулентности является тенденция к генерации движений все большего и большего масштаба благодаря нелинейному взаимодействию. Тенденция приводит к образованию так называемого обратного каскада и, при некоторых условиях, больших когерентных вихрей. Мы обсуждаем профиль средней скорости когерентных вихрей и флуктуации потока на фоне средней скорости для различных режимов. Мы демонстрируем, что режим сильно взаимодействующих флуктуаций приводит к анизотропному скейлингу внутри когерентных вихрей.
Об авторах
И. В. Колоколов
НИУ Высшая школа экономики
Email: igor.kolokolov@gmail.com
Москва, Россия
В. В. Лебедев
НИУ Высшая школа экономикиМосква, Россия
Список литературы
- G. Boffetta and R. E. Ecke, Ann. Rev. Fluid Mech. 44, 427 (2012).
- H. Kellay and W. I. Goldburg, Two-Dimensional Turbulence: A Review of Some Recent Experiments, Rep. Progr. Phys. 65, 845 (2002).
- S. V. Yablonskii, N. M. Kurbatov, and V. M. Parfenyev, Phys. Rev. E 95, 012707 (2017).
- J. Proudman, On the Motion of Solids in a Liquid Possessing Vorticity, Proc. Roy. Soc. London, Ser. A 92, 408 (1916).
- J. Pedlosky, Geophysical Fluid Dynamics, Springer Science and Business Media (2013).
- R. H. Kraichnan, Phys. Fluids 10, 1417 (1967).
- C. E. Leith, Phys. Fluids 11, 671 (1968).
- G. K. Batchelor, Phys. Fluids 12, 233 (1969).
- P. Tabeling, Two-Dimensional Turbulence: A Physicist Approach, Phys. Rep. 362, 1 (2002).
- G. Boffetta, A. Celani, and M. Vergassola, Inverse Energy Cascade in Two-Dimensional Turbulence: Deviations From Gaussian Behavior, Phys. Rev. E 61, R29 (2000).
- R. H. Kraichnan and D. Montgomery, Rep. Progr. Phys. 43, 547 (1980).
- U. Frisch, Turbulence: The Legacy of A. N. Kolmogorov, Cambridge Univ. Press, Cambridge (1995).
- R. H. Kraichnan, J. Fluid Mech. 47, 525 (1971); 67, 155 (1975).
- G. Falkovich and V. Lebedev, Phys. Rev. E 49, R1800 (1994); 50, 3883 (1994).
- J. Sommeria, J. Fluid Mech. 170, 139 (1986).
- H. Xia, M. Shats, and G. Falkovich, Phys. Fluids 21, 125101 (2009).
- А. В. Орлов, М. Ю. Бражников, А. А. Левченко, Письма в ЖЭТФ 107, 166 (2018)
- M. Yu. Brazhnikov, and A. A. Levchenko, JETP Lett. 107, 157 (2018).
- D. Molenaar, H. J. H. Clercx, G. J. F. van Heijst, Physica D 196, 329 (2004).
- P. K. Mishra, J. Herault, S. Fauve, and M. K. Verma, Phys. Rev. E 91, 053005 (2015).
- A. N. Doludenko, S. V. Fortova, I. V. Kolokolov, and V. V. Lebedev, Coherent Vortex Versus Chaotic State in Two-Dimensional Turbulence, Ann. Phys. 447, 169072 (2022).
- G. Boffetta, Energy and Enstrophy Fluxes in the Double Cascade of Two-Dimensional Turbulence, J. Fluid Mech. 589, 253 (2007).
- J. Laurie, G. Boffetta, G. Falkovich, I. Kolokolov, and V. Lebedev, Phys. Rev. Lett. 113, 254503 (2014).
- A. Frishman, J. Laurie, and G. Falkovich, Phys. Rev. Fluids 2, 032602 (2017).
- V. Parfenyev, Profile of a Two-Dimensional Vortex Condensate Beyond the Universal Limit, Phys. Rev. E 106, 025102 (2022).
- Lichuan Xu, A. van Kan, Chang Lin, and E. Knobloch, Fluctuation-Induced Transition in Anisotropic Two-Dimensional Turbulence, arXiv: 2311.07863 [physics. flu-dyn] (2023).
- I. V. Kolokolov and V. V. Lebedev, Profile of Coherent Vortices in Two-Dimensional Turbulence, Письма в ЖЭТФ 101, 181 (2015) [JETP Lett. 101, 164 (2015)].
- I. V. Kolokolov and V. V. Lebedev, Structure of Coherent Vortices Generated by the Inverse Cascade of Two-Dimensional Turbulence in a Finite Box, Phys. Rev. E 93, 033104 (2016).
- I. V. Kolokolov and V. V. Lebedev, J. Fluid Mech. 809, R2 (2016).
- И. В. Колоколов, В. В. Лебедев, Крупномасштабное течение в двумерной турбулентности при статической накачке, Письма в ЖЭТФ 106, 633 (2017)
- V. M. Parfenyev and S. S. Vergeles, Influence of Ekman Friction on the Velocity Profile of a Coherent Vortex in a Three-Dimensional Rotating Turbulent Flow, Phys. Fluids 33, 115128 (2021).
- А. Н. Колмогоров, Локальная структура турбулентности в несжимаемой вязкой жидкости при очень больших числах Рейнольдса, ДАН СССР 30, 299 (1941), doi: 10.3367/UFNr.0093.196711h.0476.
- L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Course of Theoretical Physics, Fluid Mechanics, Vol. 6, Ch. III, Pergamon Press, New York (1987).
- M. Chertkov, C. Connaughton, I. Kolokolov, and V. Lebedev, Phys. Rev. Lett. 99, 084501 (2007).
- A. S. Monin and A. M. Yaglom, Statistical Fluid Mechanics, Mechanics of Turbulence, Vol. 1, Ch. 3, Dover, New York (1971).
- И. В. Колоколов, В. В. Лебедев, М. М. Тумакова, Корреляции завихренности внутри когерентного вихря, ЖЭТФ 163, 881 (2023)
- И. В. Колоколов, В. В. Лебедев, М. М. Тумакова, Парная корреляционная функция завихренности внутри когерентного вихря, Письма в ЖЭТФ 117, 127 (2023)
- И. В. Колоколов, В. В. Лебедев, Корреляции флуктуаций течения, возбуждаемых случайной силой на фоне сдвигового потока, ЖЭТФ 165, 128 (2024).
- A. Frishman and C. Herbert, Phys. Rev. Lett. 120, 204505 (2018).
- I. V. Kolokolov, L. L. Ogorodnikov, and S. S. Vergeles, Structure of Coherent Columnar Vortices in Three-Dimensional Rotating Turbulent Flow, Phys. Rev. Fluids 5, 034604 (2020).
- V. Steinberg, Elastic Turbulence: An Experimental View on Inertialess Random Flow, Ann. Rev. Fluid Mech. 53, 27 (2021).