Lagrangian properties of the entrainment across turbulent/non-turbulent interface layers

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T. Watanabe, C. B. da Silva, Y. Sakai, K. Nagata, T. Hayase
Lagrangian properties of the entrainment across turbulent/non-turbulent interface layers
Physics of Fluids 28(3) 031701 2016

This article may be found at https://doi.org/10.1063/1.4942959.

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Abstract

Lagrangian statistics obtained from direct numerical simulations of turbulent planar jets and mixing layers are reported for the separation distance between the tracer particles at the outer edge of the turbulent/non-turbulent interface layer, and the entrained fluid particles. In the viscous superlayer (VSL) the mean square particle distance exhibits a ballistic evolution, while the Richardson-like scaling for relative dispersion prevails inside the turbulent sublayer (TSL). The results further support the existence of two different regimes within the interface layer, where small-scale outward enstrophy diffusion governs the entrained particles in the VSL, while inviscid small-scale motions govern the TSL.

日本語訳 (DeepL翻訳)

乱流・非乱流界面層におけるエントレインメントのラグランジュ特性

乱流平面噴流と混合層の直接数値シミュレーションから得られた、乱流/非乱流界面層外縁のトレーサー粒子と、巻き込まれる流体粒子の間の距離に関するラグランジュ統計量を報告する。粘性超層(VSL)では、平均二乗粒子距離はバリスティックな 変化を示すが、乱流サブレイヤー(TSL)では、相対拡散のリチャードソン的スケーリングが支配的であることがわかった。この結果は、界面層内に2つの異なる領域が存在し、VSLでは小規模な外向きエンストロフィー拡散が、TSLでは非粘性的な小スケール運動が巻き込まれる粒子を支配していることをさらに裏付けるものであった。

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