Self-similar decay and mixing of a high-Schmidt-number passive scalar in an oscillating boundary layer in the intermittently turbulent regime
Notice bibliographique
Résumé
Abstract We performed numerical simulations of dissolved oxygen (DO) transfer from a turbulent flow, driven by periodic boundary-layer turbulence in the intermittent regime, to underlying DO-absorbing organic sediment layers. A uniform initial distribution of oxygen is left to decay (with no re-aeration) as the turbulent transport supplies the sediment with oxygen from the outer layers to be absorbed. A very thin diffusive sublayer at the sediment–water interface (SWI), caused by the high Schmidt number of DO in water, limits the overall decay rate. A decomposition of the instantaneous decaying turbulent scalar field is proposed, which results in the development of similarity solutions that collapse the data in time. The decomposition is then tested against the governing equations, leading to a rigorous procedure for the extraction of an ergodic turbulent scalar field. The latter is composed of a statistically periodic and a steady non-decaying field. Temporal averaging is used in lieu of ensemble averaging to evaluate flow statistics, allowing the investigation of turbulent mixing dynamics from a single flow realization. In spite of the highly unsteady state of turbulence, the monotonically decaying component is surprisingly consistent with experimental and numerical correlations valid for steady high-Schmidt-number turbulent mass transfer. Linearly superimposed onto it is the statistically periodic component, which incorporates all the features of the non-equilibrium state of turbulence. It is modulated by the evolution of the turbulent coherent structures driven by the oscillating boundary layer in the intermittent regime, which are responsible for the violent turbulent production mechanisms. These cause, in turn, a rapid increase of the turbulent mass flux at the edge of the diffusive sublayer. This outer-layer forcing mechanism drives a periodic accumulation of high scalar concentration levels in the near-wall region. The resulting modulated scalar flux across the SWI is delayed by a quarter of a cycle with respect to the wall-shear stress, consistently with the non-equilibrium state of the turbulent mixing.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».