Osborne Reynolds pipe flow: Direct simulation from laminar through gradual transition to fully developed turbulence
Notice bibliographique
Résumé
The precise dynamics of breakdown in pipe transition is a century-old unresolved problem in fluid mechanics. We demonstrate that the abruptness and mysteriousness attributed to the Osborne Reynolds pipe transition can be partially resolved with a spatially developing direct simulation that carries weakly but finitely perturbed laminar inflow through gradual rather than abrupt transition arriving at the fully developed turbulent state. Our results with this approach show during transition the energy norms of such inlet perturbations grow exponentially rather than algebraically with axial distance. When inlet disturbance is located in the core region, helical vortex filaments evolve into large-scale reverse hairpin vortices. The interaction of these reverse hairpins among themselves or with the near-wall flow when they descend to the surface from the core produces small-scale hairpin packets, which leads to breakdown. When inlet disturbance is near the wall, certain quasi-spanwise structure is stretched into a Lambda vortex, and develops into a large-scale hairpin vortex. Small-scale hairpin packets emerge near the tip region of the large-scale hairpin vortex, and subsequently grow into a turbulent spot, which is itself a local concentration of small-scale hairpin vortices. This vortex dynamics is broadly analogous to that in the boundary layer bypass transition and in the secondary instability and breakdown stage of natural transition, suggesting the possibility of a partial unification. Under parabolic base flow the friction factor overshoots Moody's correlation. Plug base flow requires stronger inlet disturbance for transition. Accuracy of the results is demonstrated by comparing with analytical solutions before breakdown, and with fully developed turbulence measurements after the completion of transition.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».