ДВУМЕРНАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ В ОГРАНИЧЕННОЙ ЯЧЕЙКЕ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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 экономики

Москва, Россия

Список литературы

  1. G. Boffetta and R. E. Ecke, Ann. Rev. Fluid Mech. 44, 427 (2012).
  2. H. Kellay and W. I. Goldburg, Two-Dimensional Turbulence: A Review of Some Recent Experiments, Rep. Progr. Phys. 65, 845 (2002).
  3. S. V. Yablonskii, N. M. Kurbatov, and V. M. Parfenyev, Phys. Rev. E 95, 012707 (2017).
  4. J. Proudman, On the Motion of Solids in a Liquid Possessing Vorticity, Proc. Roy. Soc. London, Ser. A 92, 408 (1916).
  5. J. Pedlosky, Geophysical Fluid Dynamics, Springer Science and Business Media (2013).
  6. R. H. Kraichnan, Phys. Fluids 10, 1417 (1967).
  7. C. E. Leith, Phys. Fluids 11, 671 (1968).
  8. G. K. Batchelor, Phys. Fluids 12, 233 (1969).
  9. P. Tabeling, Two-Dimensional Turbulence: A Physicist Approach, Phys. Rep. 362, 1 (2002).
  10. G. Boffetta, A. Celani, and M. Vergassola, Inverse Energy Cascade in Two-Dimensional Turbulence: Deviations From Gaussian Behavior, Phys. Rev. E 61, R29 (2000).
  11. R. H. Kraichnan and D. Montgomery, Rep. Progr. Phys. 43, 547 (1980).
  12. U. Frisch, Turbulence: The Legacy of A. N. Kolmogorov, Cambridge Univ. Press, Cambridge (1995).
  13. R. H. Kraichnan, J. Fluid Mech. 47, 525 (1971); 67, 155 (1975).
  14. G. Falkovich and V. Lebedev, Phys. Rev. E 49, R1800 (1994); 50, 3883 (1994).
  15. J. Sommeria, J. Fluid Mech. 170, 139 (1986).
  16. H. Xia, M. Shats, and G. Falkovich, Phys. Fluids 21, 125101 (2009).
  17. А. В. Орлов, М. Ю. Бражников, А. А. Левченко, Письма в ЖЭТФ 107, 166 (2018)
  18. M. Yu. Brazhnikov, and A. A. Levchenko, JETP Lett. 107, 157 (2018).
  19. D. Molenaar, H. J. H. Clercx, G. J. F. van Heijst, Physica D 196, 329 (2004).
  20. P. K. Mishra, J. Herault, S. Fauve, and M. K. Verma, Phys. Rev. E 91, 053005 (2015).
  21. 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).
  22. G. Boffetta, Energy and Enstrophy Fluxes in the Double Cascade of Two-Dimensional Turbulence, J. Fluid Mech. 589, 253 (2007).
  23. J. Laurie, G. Boffetta, G. Falkovich, I. Kolokolov, and V. Lebedev, Phys. Rev. Lett. 113, 254503 (2014).
  24. A. Frishman, J. Laurie, and G. Falkovich, Phys. Rev. Fluids 2, 032602 (2017).
  25. V. Parfenyev, Profile of a Two-Dimensional Vortex Condensate Beyond the Universal Limit, Phys. Rev. E 106, 025102 (2022).
  26. 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).
  27. 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)].
  28. 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).
  29. I. V. Kolokolov and V. V. Lebedev, J. Fluid Mech. 809, R2 (2016).
  30. И. В. Колоколов, В. В. Лебедев, Крупномасштабное течение в двумерной турбулентности при статической накачке, Письма в ЖЭТФ 106, 633 (2017)
  31. 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).
  32. 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.
  33. L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Course of Theoretical Physics, Fluid Mechanics, Vol. 6, Ch. III, Pergamon Press, New York (1987).
  34. M. Chertkov, C. Connaughton, I. Kolokolov, and V. Lebedev, Phys. Rev. Lett. 99, 084501 (2007).
  35. A. S. Monin and A. M. Yaglom, Statistical Fluid Mechanics, Mechanics of Turbulence, Vol. 1, Ch. 3, Dover, New York (1971).
  36. И. В. Колоколов, В. В. Лебедев, М. М. Тумакова, Корреляции завихренности внутри когерентного вихря, ЖЭТФ 163, 881 (2023)
  37. И. В. Колоколов, В. В. Лебедев, М. М. Тумакова, Парная корреляционная функция завихренности внутри когерентного вихря, Письма в ЖЭТФ 117, 127 (2023)
  38. И. В. Колоколов, В. В. Лебедев, Корреляции флуктуаций течения, возбуждаемых случайной силой на фоне сдвигового потока, ЖЭТФ 165, 128 (2024).
  39. A. Frishman and C. Herbert, Phys. Rev. Lett. 120, 204505 (2018).
  40. 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).
  41. V. Steinberg, Elastic Turbulence: An Experimental View on Inertialess Random Flow, Ann. Rev. Fluid Mech. 53, 27 (2021).

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах