Numerical and Experimental Elucidation of Statistical Laws and Spatial Structures for Large-Scale Motion in Turbulence

湍流中大尺度运动的统计定律和空间结构的数值和实验阐明

• 批准号: 22540402
• 负责人: TAKAOKA Masanori
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Doshisha University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22540402/
• 关键词: 流体物理; 乱流; シミュレーション; 風洞実験; 確率過程; 統計熱力学形式; 流体

Although turbulence, which is ubiquitous around us, has been studied through the ages, the dynamics at small scales where the statistical law is universal has been the main target. In this study, we focus on the large-scale dynamics and obtain following results. (1) We have proposed the theoretical framework for the fluctuation of kinetic energy at large scales. (2) We have shown that statistical laws can be described universally by normalizing them with their correlation length. (3) We have reproduced the log-normality at large scales by numerically simulating the fluid equation and the stochastic process equation. (4) We have shown that in some wave-turbulence system, two turbulence states which have different statistical laws coexist.

尽管在我们周围无处不在的湍流已经经过了年龄的研究，但在统计定律是通用的小规模的动态一直是主要目标。在这项研究中，我们专注于大规模动力学并获得以下结果。 （1）我们提出了在大尺度上动能波动的理论框架。 （2）我们已经表明，可以通过将其相关长度归一化来普遍描述统计定律。 （3）我们通过数值模拟流体方程和随机过程方程来重现大尺度上的对数正态性。 （4）我们已经表明，在某些波动扰动系统中，两个具有不同统计定律共存的湍流状态。

项目成果

乱流速度場における大スケール変動の統計則

湍流速度场大尺度涨落的统计规律

• 发表时间: 2010
• 作者: A.Panagopoulou;et al;Sho Sugiura and Akira Shimizu;S. Fujiwara;毛利英明
• 通讯作者: 毛利英明

Navier-Stokes乱流での大スケール揺らぎについて

纳维-斯托克斯湍流的大尺度波动

• 发表时间: 2013
• 期刊: 数理解析研究所講究録「乱流の普遍性と個別性：流体乱流を通して宇宙を見る」
• 作者: H. Orihara;F. Yang;Y. Takigami;Y. Takikawa and Y. H. Na;谷村省吾;Y. Ohashi;Fujio Shimizu (清水富士夫);T. Nakayama and E. Kaneshita;高岡正憲
• 通讯作者: 高岡正憲

Dual-camera system for high-speed imaging in particle image velocimetry

粒子图像测速中高速成像的双摄像头系统

• DOI: 10.1007/s12650-012-0127-0
• 发表时间: 2012
• 期刊: Journal of Visualization
• 影响因子: 1.7
• 作者: K. Hashimoto;A. Hori;T. Hara;S. Onogi; H. Mouri
• 通讯作者: H. Mouri

弾性波動乱流のス ケール依存性と異種乱流の共存について

论弹性波湍流的尺度依赖性与非均质湍流的共存

• 发表时间: 2013
• 期刊: 九州大学応用力学研究所研究集会報告
• 作者: 横山直人;高岡正憲
• 通讯作者: 高岡正憲

Weak and strong wave turbulence spectra for elastic thin plate

弹性薄板的弱波和强波湍流谱

• DOI: 10.1103/physrevlett.110.105501
• 发表时间: 2013
• 期刊: Physical Review Letter
• 作者: N. Yokoyama;M. Takaoka
• 通讯作者: M. Takaoka