Credito:Piotr Siedlecki/dominio pubblico
Un gruppo di ricerca dell'Istituto di meccanica dell'Accademia cinese delle scienze ha rivelato le caratteristiche multiscala dell'elicità nei flussi turbolenti delimitati da pareti.
L'elicità è un invariante non viscoso di secondo ordine nella turbolenza tridimensionale, che svolge un ruolo chiave nell'evoluzione dei sistemi turbolenti. La ricerca sulla teoria di base dell'elicità è importante per migliorare le prestazioni del motore aeronautico, della turbina a gas e di altre apparecchiature chiave.
Negli ultimi decenni, l'effetto dell'elicità è stato utilizzato principalmente per esplorare il meccanismo interno della turbolenza, ma le proprietà statistiche dell'elicità nella turbolenza, in particolare la turbolenza anisotropa, sono state studiate raramente.
In questo studio, i ricercatori hanno studiato le statistiche sull'elicità nei flussi di canali turbolenti con rotazione in senso di flusso a numeri di rotazione moderati e numeri di Reynolds, comprese le loro distribuzioni spaziali e di scala, l'anisotropia e il trasferimento su scala incrociata.
Hanno esteso la teoria della turbolenza elicoidale da flussi turbolenti omogenei e isotropi a flussi turbolenti delimitati da pareti. Hanno trovato un nuovo picco di elicità all'interno delle regioni vicine al muro, che corrispondeva a un'apparente separazione in scala della distribuzione dell'elicità.
I risultati hanno anche mostrato che le interazioni non lineari di scale diverse erano sufficientemente forti da sostenere gli spettri di elicità a banda larga. Le conseguenze numeriche hanno indicato che la cascata di elicità nei flussi turbolenti delimitati da pareti era dominata dal processo di allungamento del vortice.
Questi risultati forniranno una base teorica necessaria per ricerche più complesse sulla teoria della turbolenza a parete rotante e sulla tecnologia applicativa.
Lo studio è stato pubblicato su Journal of Fluid Mechanics . + Esplora ulteriormente
