Uma equipe de pesquisa do Instituto de Mecânica da Academia Chinesa de Ciências revelou as características multiescalares da helicidade em fluxos turbulentos delimitados por paredes.
A helicidade é uma invariante invíscida de segunda ordem na turbulência tridimensional, que desempenha um papel fundamental na evolução de sistemas turbulentos. A pesquisa sobre a teoria básica da helicidade é importante para melhorar o desempenho do motor aeronáutico, turbina a gás e outros equipamentos chave.

Nas últimas décadas, o efeito da helicidade foi usado principalmente para explorar o mecanismo interno da turbulência, mas as propriedades estatísticas da helicidade na turbulência, especialmente na turbulência anisotrópica, raramente foram estudadas.

Neste estudo, os pesquisadores investigaram as estatísticas de helicidade em fluxos de canais turbulentos com rotação no sentido da corrente em números de rotação moderados e números de Reynolds, incluindo suas distribuições espaciais e de escala, anisotropia e transferência de escala cruzada.

Eles estenderam a teoria da turbulência helicoidal de fluxos turbulentos homogêneos e isotrópicos para fluxos turbulentos limitados por paredes. Eles encontraram um novo pico de helicidade nas regiões próximas à parede, que correspondia a uma aparente separação de escala da distribuição de helicidade.

Os resultados também mostraram que as interações não lineares de diferentes escalas foram fortes o suficiente para sustentar os espectros de helicidade de banda larga. Consequências numéricas indicaram que a cascata de helicidade em escoamentos turbulentos delimitados por parede foi dominada pelo processo de estiramento de vórtices.

Essas descobertas fornecerão uma base teórica necessária para pesquisas mais complexas sobre teoria de turbulência de parede rotativa e tecnologia de aplicação.

O estudo foi publicado no Journal of Fluid Mechanics . + Explorar mais

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