非各向同性磁流体湍流中的三阶结构函数
作者单位：南方科技大学工学院力学与航空航天工程系 University of DelawareDepartment of Physics and Astronomy 香港大学机械工程系
会议名称：《第十二届全国流体力学学术会议》
会议日期：2022年
学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）]
摘 要：均匀各向同性湍流中的Kolmogorov-Yaglom (3-order)定律将湍流三阶结构函数和能量耗散率联系起来。近年来,这项经典的定律常被用在太阳风观测中用以得到能量耗散率。然而,太阳风湍流中存在平均磁场,并不满足各向同性的条件。为检验各向异性对该定律有效性的影响,本文采用直接数值模拟对有不同外加磁场强度的磁流体湍流进行模拟,并在模拟中对速度场加力以获得时间上的统计稳态,采用超粘(hyperviscosity)用以得到明显的惯性区。对比采用超粘和常规粘性的模拟结果,超粘能得到相同趋势的结构函数,且拉长了惯性区以便检验三阶结构函数定律的有效性;在得到相似惯性区长度的前提下,采用超粘的模拟比常规粘度的模拟所需网格更少,从而降低了计算成本。随着外加磁场强度的增大,三阶结构函数与能量耗散率的线性关系逐渐偏离,且依赖于结构函数增量与外加磁场方向的夹角。对该定律的修正也将被讨论,以便更好地运用到太阳风观测中。