DVUMERNAYa TURBULENTNOST' V OGRANIChENNOY YaChEYKE

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

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.

About the authors

I. V. Kolokolov

НИУ Высшая школа экономики

Email: igor.kolokolov@gmail.com
Москва, Россия

V. V. Lebedev

НИУ Высшая школа экономики

Москва, Россия

References

  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. A. V. Orlov,
  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. I. V. Kolokolov and V. V. Lebedev, Large-Scale Flow in TwoDimensional Turbulence at Static Pumping, JETP Lett. 106, 659 (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. I. V. Kolokolov, V. V. Lebedev, and M. M. Tumakova, Correlations of Vorticity Inside a Coherent Vortex, JETP 136, 785 (2023).
  37. I. V. Kolokolov, V. V. Lebedev, and M. M. Tumakova, Pair Correlation Function of Vorticity in a Coherent Vortex, JETP Lett. 117, 122 (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).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences