Een onderzoeksteam van het Institute of Mechanics van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft de meerschalige kenmerken van heliciteit in aan de muur begrensde turbulente stromingen onthuld.

Heliciteit is een tweede-orde niet-viskeuze invariant in driedimensionale turbulentie, die een sleutelrol speelt in de evolutie van turbulente systemen. Het onderzoek naar de basistheorie van heliciteit is belangrijk om de prestaties van de vliegtuigmotor, gasturbine en andere belangrijke apparatuur te verbeteren.

In de afgelopen decennia werd het heliciteitseffect voornamelijk gebruikt om het interne mechanisme van turbulentie te onderzoeken, maar de statistische eigenschappen van heliciteit in turbulentie, met name anisotrope turbulentie, werden zelden bestudeerd.

In deze studie onderzochten de onderzoekers de heliciteitsstatistieken in turbulente kanaalstromen met stroomsgewijze rotatie bij gematigde rotatiegetallen en Reynolds-getallen, inclusief hun ruimtelijke en schaalverdelingen, anisotropie en schaaloverschrijdende overdracht.

Ze breidden de spiraalvormige turbulentietheorie uit van homogene en isotrope turbulente stromingen naar wandgebonden turbulente stromingen. Ze vonden een nieuwe piek van heliciteit in de nabije wandregio's, wat overeenkwam met een schijnbare schaalscheiding van heliciteitsverdeling.

De resultaten toonden ook aan dat niet-lineaire interacties van verschillende schalen sterk genoeg waren om de breedbandhelicity-spectra te ondersteunen. Numerieke consequenties gaven aan dat heliciteitscascade in aan de muur begrensde turbulente stromingen werd gedomineerd door het vortexrekproces.

Deze bevindingen zullen een noodzakelijke theoretische basis vormen voor meer complex onderzoek naar de theorie van roterende wandturbulentie en toepassingstechnologie.

De studie is gepubliceerd in Journal of Fluid Mechanics . + Verder verkennen

Heliciteit van de omgeving kan de buitenste kern van tropische cyclonen beïnvloeden