균일한 자유 표면 아래의 난류 구조와 에너지 전달

核心概念

자유 표면 아래 균일 난류의 구조와 에너지 전달 특성을 실험적으로 규명하였다. 표면 근처에서 수직 속도 변동의 감소, 수평 속도 변동의 증가, 그리고 에너지 전달 메커니즘의 변화를 관찰하였다.

摘要

이 연구는 자유 표면 아래 균일 난류의 구조와 에너지 전달 특성을 실험적으로 조사하였다. 주요 결과는 다음과 같다:

1. 표면 근처에서 수직 속도 변동의 크기와 상관길이가 감소하는 것을 관찰하였다. 이는 급속 왜곡 이론의 예측과 잘 부합한다.

2. 충분히 높은 레이놀즈 수에서, 수평 속도 변동의 크기가 표면 근처에서 증가하는 것을 확인하였다. 이는 급속 왜곡 이론의 예측과 정량적으로 일치한다.

3. 수평 방향 에너지 밀도 스펙트럼 분석을 통해, 표면 근처에서 큰 스케일의 수평 운동 성분이 증폭되는 것을 관찰하였다.

4. 수평 방향 적분 길이 스케일이 표면 근처에서 증가하는 것을 발견하였는데, 이는 급속 왜곡 이론의 예측과 상반된다.

5. 이러한 표면 근처 에너지 전달 메커니즘의 변화는 상승 유동(upwellings)과 하강 유동(downwellings)의 불균형에 기인하는 것으로 분석되었다.

종합적으로, 이 연구는 자유 표면이 균일 난류의 구조와 에너지 전달 과정에 미치는 영향을 체계적으로 규명하였다.

统计

표면 근처에서 수직 속도 변동의 크기는 벌크 값의 약 10% 수준까지 감소한다.
수평 속도 변동의 크기는 표면 근처에서 벌크 값의 약 1.2배까지 증가한다.
수평 방향 적분 길이 스케일은 표면 근처에서 벌크 값의 약 1.5배까지 증가한다.

引用

"표면 근처에서 수직 속도 변동의 크기와 상관길이가 감소하는 것은 급속 왜곡 이론의 예측과 잘 부합한다."
"충분히 높은 레이놀즈 수에서, 수평 속도 변동의 크기가 표면 근처에서 증가하는 것을 확인하였다."
"수평 방향 에너지 밀도 스펙트럼 분석을 통해, 표면 근처에서 큰 스케일의 수평 운동 성분이 증폭되는 것을 관찰하였다."

从中提取的关键见解

Structure and energy transfer in homogeneous turbulence below a free surface

by Daniel J. Ru... 在 arxiv.org 10-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2406.05889.pdf

更深入的查询

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