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Direct numerical simulation study of the interaction between the polymer effect and velocity gradient tensor in decaying homogeneous isotropic turbulence

引用

Chinese Physics B 2011年第12期20卷 279-292页

作者：蔡伟华李凤臣张红娜 School of Energy Science and Engineering Harbin Institute of Technology

Direct numerical simulation of decaying homogeneous isotropic turbulence （DHIT） of a polymer solution is performed. In order to understand the polymer effect on turbulence or additive-turbulence interaction, we directly investigate the influence of polymers on velocity gradient tensor including vorticity and strain. By visualizing vortex tubes and sheets, we observe a remarkable inhibition of vortex structures in an intermediate-scale field and a small-scale field but not for a large scale field in DHIT with polymers. The geometric study indicates a strong relevance among the vorticity vector, rate-of-strain tensor, and polymer conformation tensor. Joint probability density functions show that the polymer effect can increase ＂strain generation resistance＂ and ＂vorticity generation resistance＂, i.e., inhibit the generation of vortex sheets and tubes, ultimately leading to turbulence inhibition effects.

关键词： decaying homogeneous isotropic turbulence turbulent drag-reducing flow velocity gradient tensor direct numerical simulation

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