Sull’effetto del numero di taglio nel flusso di taglio stratificato

L’influenza del numero di taglio sull’evoluzione della turbolenza in un fluido stratificato in modo stabile viene studiata utilizzando simulazioni numeriche dirette su griglie fino a 512 × 256 × 256 punti. Il numero di taglio SK/ε è il rapporto tra la scala temporale della turbolenza K/ε e la scala temporale del taglio 1/S. Le simulazioni sono effettuate a due valori iniziali del numero di Reynolds Re Λ= 44,72 e Re Λ= 89,44. Quando il numero di taglio viene aumentato da valori piccoli a valori moderati, il tasso di crescita nondimensionale γ= (1/SK)dK/dt dell’energia cinetica turbolenta K aumenta poiché la forzatura di taglio e la sua produzione di turbolenza associata è maggiore. Tuttavia, un ulteriore aumento del numero di taglio da valori moderati a grandi risulta in una riduzione del tasso di crescita γ e l’energia cinetica turbolenta K mostra un decadimento a lungo termine per valori sufficientemente grandi del numero di taglio. L’inibizione della crescita della turbolenza a grandi numeri di taglio si verifica per entrambi i valori iniziali del numero di Reynolds e può essere spiegata con la predominanza degli effetti lineari sugli effetti non lineari quando il numero di taglio è sufficientemente alto. Si trova che, al valore iniziale più alto del numero di Reynolds, la riduzione del tasso di crescita si verifica ad un valore più alto del numero di taglio. Si scopre che il numero di taglio influenza la dinamica dello spazio spettrale. I coefficienti di trasporto turbolento diminuiscono con l’aumento del numero di taglio.

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