Elastic turbulence in von Karman swirling flow between two disks
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Notice bibliographique
Résumé
We discuss the role of elastic stress in the statistical properties of elastic turbulence, realized by the flow of a polymer solution between two disks. The dynamics of the elastic stress are analogous to those of a small-scale fast dynamo in magnetohydrodynamics, and to those of the turbulent advection of a passive scalar in the Batchelor regime. Both systems are theoretically studied in the literature, and this analogy is exploited to explain the statistical properties, the flow structure, and the scaling observed experimentally. The following features of elastic turbulence are confirmed experimentally and presented in this paper: (i) The rms of the vorticity (and that of velocity gradients) saturates in the bulk of the elastic turbulent flow, leading to the saturation of the elastic stress. (ii) The rms of the velocity gradients (and thus the elastic stress) grows linearly with Wi in the boundary layer, near the driving disk. The rms of the velocity gradients in the boundary layer is one to two orders of magnitude larger than in the bulk. (iii) The PDFs of the injected power at either constant angular speed or torque show skewness and exponential tails, which both indicate intermittent statistical behavior. Also the PDFs of the normalized accelerations, which can be related to the statistics of velocity gradients via the Taylor hypothesis, exhibit well-pronounced exponential tails. (iv) A new length scale, i.e., the thickness of the boundary layer, as measured from the profile of the rms of the velocity gradient, is found to be relevant for the boundary layer of the elastic stresses. The velocity boundary layer just reflects some of the features of the boundary layer of the elastic stresses (rms of the velocity gradients). This measured length scale is much smaller than the vessel size. (v) The scaling of the structure functions of the vorticity, velocity gradients, and injected power is found to be the same as that of a passive scalar advected by an elastic turbulent velocity field.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
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| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
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