Bounds on dissipation in three-dimensional planar shear flows: reduction to two-dimensional problems
Notice bibliographique
Résumé
Bounds on turbulent averages in shear flows can be derived from the Navier–Stokes equations by a mathematical approach called the background method. Bounds that are optimal within this method can be computed at each Reynolds number $ \textit{Re}$ by numerically optimising subject to a spectral constraint, which requires a quadratic integral to be non-negative for all possible velocity fields. Past authors have eased computations by enforcing the spectral constraint only for streamwise-invariant (2.5-D) velocity fields, assuming this gives the same result as enforcing it for three-dimensional (3-D) fields. Here, we compute optimal bounds over 2.5-D fields and then verify, without doing computations over 3-D fields, that the bounds indeed apply to 3-D flows. One way is to directly check that an optimiser computed using 2.5-D fields satisfies the spectral constraint for all 3-D fields. A second way uses a criterion we derive that is based on a theorem of Busse (1972 Arch. Ration. Mech. Anal., vol. 47, pp. 28–35) for energy stability analysis of models with certain symmetry. The advantage of checking this criterion, as opposed to directly checking the 3-D constraint, is lower computational cost and natural extrapolation of the criterion to large $ \textit{Re}$ . We compute optimal upper bounds on friction coefficients for the wall-bounded Kolmogorov flow known as Waleffe flow and for plane Couette flow. This requires lower bounds on dissipation in the first model and upper bounds in the second. For Waleffe flow, all bounds computed using 2.5-D fields satisfy our criterion, so they hold for 3-D flows. For Couette flow, where bounds have been previously computed using 2.5-D fields by Plasting & Kerswell (2003 J. Fluid Mech., vol. 477, pp. 363–379), our criterion holds only up to moderate $ \textit{Re}$ , so at larger $ \textit{Re}$ we directly verify the 3-D spectral constraint. Over the $ \textit{Re}$ range of our computations, this confirms the assumption by Plasting & Kerswell that their bounds hold for 3-D flows.
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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 | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».