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FLUID MECHANICS

机译：流体力学

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摘要

We investigate the statistical properties of the kinetic and thermal energy dissipation rates in two-dimensional (2-D) turbulent Rayleigh-Bénard (RB) convection. Direct numerical simulations were carried out in a box with unit aspect ratio in the Rayleigh number range for Prandtl numbers and 5.3. The probability density functions (PDFs) of both dissipation rates are found to deviate significantly from a log-normal distribution. The PDF tails can be well described by a stretched exponential function, and become broader for higher Rayleigh number and lower Prandtl number, indicating an increasing degree of small-scale intermit-tency with increasing Reynolds number. Our results show that the ensemble averages and scale as , which is in excellent agreement with the scaling estimated from the two global exact relations for the dissipation rates. By separating the bulk and boundary-layer contributions to the total dissipations, our results further reveal that and are both dominated by the boundary layers, corresponding to regimes and in the Grossmann-Lohse (GL) theory (J.A Fluid Mech., vol. 407, 2000, pp. 27-56). To include the effects of thermal plumes, the plume-background partition is also considered and is found to be plume dominated. Moreover, the boundary-layer/plume contributions scale as those predicted by the GL theory, while the deviations from the GL predictions are observed for the bulk/ackground contributions. The possible reasons for the deviations are discussed.
机译：我们研究二维（2-D）湍流瑞利-贝纳德（RB）对流中动能和热能耗散率的统计特性。在框内进行直接数值模拟，单位宽高比在Prandtl数和5.3的瑞利数范围内。发现两种耗散率的概率密度函数（PDF）均明显偏离对数正态分布。 PDF尾部可以通过扩展的指数函数很好地描述，并且对于较高的Rayleigh数和较低的Prandtl数会变得更宽，这表明随着雷诺数的增加，小规模间歇性的程度也随之增加。我们的结果表明，集合的平均值和尺度为，与耗散率的两个全局精确关系估计的尺度非常吻合。通过将体积和边界层对总耗散的贡献分开，我们的结果进一步揭示了边界层和边界层都与它们相对应，这与制度和格罗斯曼-洛西（GL）理论相对应（JA流体力学，第407卷） ，2000年，第27-56页）。为了包括热羽流的影响，还考虑了羽流背景分隔，并发现其以羽流为主。此外，边界层/软泥的贡献与GL理论所预测的一样，而与GL预测的偏差则体现在体积/背景贡献上。讨论了产生偏差的可能原因。

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  • 来源
    《Oceanographic Literature Review》 |2017年第4期|911-921|共11页
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