Linear estimation of conditional eddies in turbulence

난류구조의 조건와류에 대한 선형적 평가

Linear estimation in isotropic turbulence is examined to approximate conditional averages in the form of fluctuating velocity fields conditioned on local velocity. The conditional flow fields and their associated vorticity field are computer using experimental data [Van Atta and Chen] and energy spectrum model [Driscoll and Kennedy]. It appears that ring vorticies could be the dominant structure. Due to the extremely large vorticity in the viscous region of a conditional ring vortex, the energy spectrum model can be used appropriately by changing the Reynolds number. The hairpin vortex could be detected by combining vorticies in isotropic field with an anisotropic orientation imbedded in uniform mean shear flow and this is consistent with other studies [Kim and Moin].

본 연구에서는 조건와류를 추출하려면 우선 속도상관관계를 알아야 하는데, 이를 위하여 실험적 데이타와 이론적 모델을 모두 적용하였다. 전자는 Van Atta와 Chen의 그리드 난류에서의 등방성에 가까운 속도상관관계 데이터를 취하여 이용하였으 며, 후자는 Driscoll과 Kennedy의 난류에너지 스펙트럼 모델을 해석하여 적용하였다. 이 이론적 모델은 레이놀즈수를 변화시킬 수 있는 장점이 있으며, 특히 벽면근처에서 의 와동구조해석을 위해서는 레이놀즈수가 작은 조건와류가 필요하다. 조건와류의 반지모양의 와동은 이방성분포인 평균전단유동에 중첩되어 전체 와동장을 구성하는데, 난류유동의 vortex stretching과정에서 중요한 역할을 하는 머리핀 와동(hairpin vor- tex)과 비슷한 구조를 이 전체 와동에서 구할 수 있다. 이는 조건와류의 와동장의 크기와 평균전단에 의한 평균 와동장의 상호크기에 따라 결정되는데, 실제 난류유동장 에서 난류전달과 레이놀즈 응력과 밀접한 관계가 있다.