Örvénydetektálás Kolmogorov-áramlásban
Vortex identification in Kolmogorov flow
Keywords:
Kolmogorov flow, vortex, vortex identification, turbulence, shear flow, /, Kolmogorov-áramlás, örvény, örvénydetektálás, turbulencia, nyíróáramlásAbstract
The Kolmogorov flow is a periodic flow driven by a sinusoidal force field, which can be well studied using DNS simulations. However, eddy viscosity models do not describe this flow well, and the reason for this remains unclear in the literature. The aim of this paper is to understand the dynamics of vortex motion in Kolmogorov flows using various vortex detection methods, which may help make Reynolds-averaged turbulence models suitable for studying similar flows with quasi-stationary turbulence.
Kivonat
A Kolmogorov-áramlás egy szinuszos erőtér által hajtott periodikus áramlás, mely DNS szimulációval jól vizsgálható. Az örvényviszkozitás modellek azonban nem írják le megfelelően, és ennek oka nem egyértelmű a szakirodalomban. Jelen tanulmány célja az örvénymozgás dinamikájának megismerése Kolmogorov-áramlásban különféle örvénydetektálási módszerek alkalmazásával, mely segíthet alkalmassá tenni Reynolds-átlagolt turbulencia modelleket hasonló, kvázistacionárius turbulenciát tartalmazó áramlások vizsgálatára.
References
Borue, V., Orszag, S. A. Numerical study of three-dimensional Kolmogorov flow at high Reynolds numbers. Journal of Fluid Mechanics, 1996, 306, 293-323.
Epps, B. Review of vortex identification methods. In 55th AIAA aerospace sciences meeting, 2017, (p. 0989).
Kovács, K. A., Balla, E. Quantitative comparison of vortex identification methods in three-dimensional fluid flow around bluff bodies. International Journal of Heat and Fluid Flow, 2025, 113.
Hunt, J. C., Wray, A. A., & Moin, P. Eddies, streams, and convergence zones in turbulent flows. Studying turbulence using numerical simulation databases, 2. Proceedings of the 1988 summer program, 1988.
Jeong, J., Hussain, F. On the identification of a vortex. Journal of Fluid Mechanics, 1995, 285, 69-94.
Liu, C., Wang, Y., Yang, Y., Duan, Z. New omega vortex identification method. Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 2016, 59, 1-9.
Dong, X. R., Wang, Y. Q., Chen, X. P., Dong, Y., Zhang, Y. N., Liu, C. Determination of epsilon for Omega vortex identification method. Journal of Hydrodynamics, 2018, 30, 541-548.
Tian, S., Gao, Y., Dong, X., Liu, C. Definitions of vortex vector and vortex. Journal of Fluid Mechanics, 2018, 849, 312-339.
Liu, C., Gao, Y., Tian, S., Dong, X. Rortex—A new vortex vector definition and vorticity tensor and vector decompositions. Physics of Fluids, 2018, 30(3).
Gao, Y., Liu, C. Rortex and comparison with eigenvalue-based vortex identification criteria. Physics of Fluids, 2018, 30(8).
Dong, X., Gao, Y., Liu, C. New normalized Rortex/vortex identification method. Physics of Fluids, 2019, 31(1).
Fischer, P., Lottes, J., Tufo, H. Nek5000 (No. NEK5000). Argonne National Laboratory (ANL), Argonne, IL (United States), 2007.
Karmanwtl. 2025.02.27. Vortex detection in Kolmogorov flow. YouTube. https://youtu.be/O1dQ2s1rBA8
